bab 2 tinjauan kepustakaan jembatan beton pratekan /...

BAB 2

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Jembatan Beton Pratekan / Prategang

Jembatan merupakan komponen infrastruktur yang sangat penting karena

berfungsi sebagai penghubung dua tempat yang terpisah akibat beberapa kondisi.

Komponen – komponen yang membentuk jembatan diantaranya adalah sebagai

berikut :

Gambar 2.1 Komponen – Komponen Jembatan

- Girder atau gelagar merupakan balok yang membentang secara memanjang

maupun melintang yang berfungsi untuk menerima dan menyebarkan beban

yang bekerja dari atas jembatan dan meneruskannya ke bagian struktur bawah

jembatan.

6

- Abutment atau lebih dikenal dengan perletakan jembatan berfungsi sebagai

pendukung struktur jembatan sekaligus penerima beban dari gelagar dan

meneruskannya ke tanah dasar.

- Railing atau tiang sandaran pada jembatan berfungsi sebagai pembatas dan

keperluan keamanan untuk pengguna jembatan.

- Plat lantai jembatan merupakan bagian dari struktur atas jembatan dimana

merupakan tempat kendaraan untuk lewat. Secara fungsi, plat lantai jembatan

merupakan struktur pertama yang menerima beban dan meneruskannya ke

gelagar utama.

Beton prategang atau beton pratekan merupakan beton bertulang yang telah

diberikan tegangan tekan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam

beton akibat beban kerja (Manual Perencanaan Beton Pratekan Untuk Jembatan

Dirjen Bina Marga, 2011).

Jembatan beton pratekan atau yang dikenal dengan PSC Bridge merupakan

salah satu jenis jembatan dengan material konstruksi beton pratekan atau beton yang

berisi kabel baja dengan tujuan untuk memberikan tegangan awal berupa tegangan

tarik terhadap beton akibat sifat beton yang tidak mampu menahan gaya tarik. Dalam

hal ini, beton pratekan sebagai solusi untuk mengatasi besarnya tegangan tarik yang

timbul pada struktur beton khususnya pada struktur dengan bentang yang besar.

Material yang digunakan untuk sistem ini adalah material beton dan sistem

kabel. Sistem kabel terdiri dari kabel (wire, strand, bar), selongsong dan angkur

(angkur hidup, angkur mati).

7

Dalam perkembangannya ada tiga (3) konsep beton pratekan yang menjelaskan

bagaimana suatu sistem pratekan membantu menahan gaya luar, yaitu :

a. Sistim pratekan yang bisa menjadikan beton sebagai bahan elastis yang bisa

menahan tegangan tarik akibat dari beban luar. Konsep ini diperkenalkan oleh

Eugene Freyssinet, dimana menurut teorinya beton yang telah diberikan

tegangan awal terlebih dahulu dapat bertransformasi menjadi bahan yang

elastis. Kondisi ini menunjukan bahwa tegangan tarik pada beton tidak ada.

Pada kondisi ini pun, beton akan mengalami dua (2) kondisi yaitu :

- Gaya pratekan berada pada garis penampang atau dikenal dengan kondisi

dimana c.g.c dan c.g.c saling berhimpit. Kondisi seperti ini disebut gaya

pratekan kosentris.

Gambar 2.2 Konsep Beton Kosentris

- Serat Atas

Akibat gaya luar

Akibat gaya pratekan

Tegangan total

- Serat Bawah

Akibat gaya luar

Akibat gaya pratekan

………..…………………..(2.5)

Tegangan total

- Kondisi lainnya adalah gaya pratekan tidak berada atau tidak bekerja pada

garis penampang sehingga dapat disimpulkan bahwa c.g.c dan c.g.s tidak

berhimpit. Kondisi ini dikenal dengan gaya pratekan eksentris.

Gambar 2.

: - ………..………………..(2.1)

: - ………..…………………..(2.2)

: - - ………..……………..(2.3)

: ………..…………………(2.4)

: -

………..…………………..(2.5)

: - ………..……………(2.6)

Kondisi lainnya adalah gaya pratekan tidak berada atau tidak bekerja pada


berhimpit. Kondisi ini dikenal dengan gaya pratekan eksentris.

Gambar 2.3 Konsep Beton Eksentris

8

………..………………..(2.1)

………..…………………..(2.2)

………..……………..(2.3)

………..…………………(2.4)

………..……………(2.6)

Kondisi lainnya adalah gaya pratekan tidak berada atau tidak bekerja pada


9

Adapun besarnya tegangan yang diperhitungkan dalam kondisi ini adalah

sebagai berikut :

- Serat Atas

Akibat gaya luar : f1a= - M.yaI

………..……………..…(2.7)

Akibat gaya pratekan : f2a= - P

A+ Mp.ya

I ………..…………..(2.8)

Tegangan total : fa= - PA+ Mp.ya

I- M.y

a

I ………..……..(2.9)

- Serat Bawah

Akibat gaya luar : f1b= M.ybI

………..………………..(2.10)

Akibat gaya pratekan : f2b= - PA

Mp.yb

I ………..………...(2.11)

Tegangan total : fb= - PA

Mp.yb

I M.y

b

I ………..…..(2.12)

b. Sistem pratekan yang merupakan kombinasi baja mutu tinggi dengan beton

mutu tinggi. Konsep ini merupakan kombinasi dua material yang

menggambarkan bahwa beton merupakan material yang menahan gaya tekan

dan baja merupakan material yang menahan gaya tarik. Kedua gaya tersebut

membentuk kopel gaya yang berfungsi untuk menahan gaya eksternal.

Gambar 2.4 Kombinasi Baja Mutu Tinggi dan Beton Mutu Tinggi

(Konstruksi Beton Pratekan, Ir.Soetoyo)

10

c. Sistem pratekan untuk mencapai keseimbangan beban atau yang dikenal

dengan metode Load Balancing. Dalam konsep ini dijelaskan bahwa gaya

pratekan berperan untuk menyeimbangkan gaya luar. Konsep ini diperkenalkan

pertama kalinya oleh T.Y.Lin yang menganggap bahwa beton sebagai benda

bebas dimana tendon dan gaya pratekan berfungsi untuk melawan beban yang

bekerja.

Beban merata akibat gaya pratekan pada kondisi ini dinyatakan dalam :

wb =

8. F .h

L2

……………………………………………….……..…..…..(2.13)

Dimana :

Wb : beban merata akibat gaya pratekan

h : tinggi lintasan kabel pratekan

L : panjang bentang balok

F : gaya pratekan

Berdasarkan konsepnya, beton diberikan gaya pratekan berbentuk tendon atau

kabel baja. Pemberian gaya pratekan pada beton terdiri dari dua (2) cara, yaitu :

- Pra Tarik (Pre-Tension)

Prinsip kerja metode ini adalah kabel baja diregangkan terlebih dahulu sebelum

beton dicetak. Awalnya tendon prategang ditarik kemudian dilakukan

pengangkuran pada abutment. Setelah tendon terpasang, maka beton dapat

dicetak. Setelah itu, tendon dapat dipotong sehingga gaya prategang dapat

ditransfer ke beton. Pada kondisi ini, kuat tekan beton harus sesuai dengan

yang disyaratkan. Konsep ini digambarkan sebagai berikut :

(Sumber: http://dc435.4shared.com/doc/WewLITgl/preview_html_m72a6766d.gif

- Pasca Tarik (Post-

Prinsip kerja metode ini adalah beton dicetak terlebih dahulu

beton kering kabel ditarik

atau selubung tendon

selama pengecoran

dengan cara mengangkur kabel prategang ke abutment. Pada saat itu gaya

prategang ditransfer ke beton sehingga beton akan tertekan.

digambarkan sebagai berikut :

http://dc435.4shared.com/doc/WewLITgl/preview_html_m72a6766d.gif

Gambar 2.5 Konsep Pra Tarik

-Tension)

Prinsip kerja metode ini adalah beton dicetak terlebih dahulu, kemudian setelah

beton kering kabel ditarik. Awalnya beton dicetak mengelilingi selongsong

atau selubung tendon dimana kabel prategang berada didalam selongsong

selama pengecoran kemudian setalah beton mengeras diberi gaya prategang


prategang ditransfer ke beton sehingga beton akan tertekan.

digambarkan sebagai berikut :

11

http://dc435.4shared.com/doc/WewLITgl/preview_html_m72a6766d.gif)

, kemudian setelah

Awalnya beton dicetak mengelilingi selongsong

dimana kabel prategang berada didalam selongsong

kemudian setalah beton mengeras diberi gaya prategang


prategang ditransfer ke beton sehingga beton akan tertekan. Konsep ini

(Sumber: http://dc435.4shared.com/doc/WewLITgl/preview_html_m806b4cc.gif

Gambar 2.

Adapun batas – batas tegangan

2004 tentang Perencanaan Struktur Jembatan Beton

a. Pada kondisi transfer yaitu kondisi dimana belum te

pratekan, tegangan yang diijinkan adalah sebagai berikut :

a.1 Tegangan serat tekan terluar

a.2 Tegangan serat terluar

a.3 Tegangan tarik diujung elemen

Dimana :

= kuat tekan beton pada saat transfer atau saat penarikan kabel

http://dc435.4shared.com/doc/WewLITgl/preview_html_m806b4cc.gif)

Gambar 2.6 Konsep Pasca Tarik

batas tegangan ijin sistem pratekan berdasarkan SNI–T

2004 tentang Perencanaan Struktur Jembatan Beton adalah sebagai berikut :

yaitu kondisi dimana belum terjadi kehilangan gaya


Tegangan serat tekan terluar = …..……………..(2.14)

Tegangan serat terluar kecuali a.3 = …..………...…...(2.15)

a.3 Tegangan tarik diujung elemen = …..……...……....(2.16)

= kuat tekan beton pada saat transfer atau saat penarikan kabel

12

T–12-

rjadi kehilangan gaya

…..……………..(2.14)

…...(2.15)

……....(2.16)

13

b. Pada kondisi beban layan yaitu kondisi dimana telah terjadi kehilangan gaya


b.1 Teg. Tekan ijin akibat beban hidup tetap = 0.45 f'c ….……………..(2.17)

b.2 Teg. tekan ijin beban hidup total = 0.6 f'c ….....…………....(2.18)

b.3 Tegangan tarik = 1

2f'c …..……......……..(2.19)

Dimana :

f'c = kuat tekan beton

2.2 Standar Pembebanan Jembatan

Faktor beban merupakan hal terpenting dalam perencanaan jembatan.

Diperlukan standar khusus untuk perencanaan pembebanan yang nantinya menjadi

dasar dan patokan perencanaan pembebanan. Di Indonesia, standar perencanaan

pembebanan untuk jembatan mengacu pada Bridge Management System tahun 1992

tentang Panduan Perencanaan Jembatan dan SNI-T-02-2005 tentang Standar

Pembebanan Untuk Jembatan.

Berdasarkan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan,

beban pada jembatan terbagi atas :

a. Aksi Tetap

Aksi tetap pada jembatan dipengaruhi oleh berat sendiri elemen – elemen

struktural jembatan, beban mati tambahan berupa utilitas, dan pengaruh dari

penyusutan dan rangkak. Adapun faktor beban untuk berat sendiri adalah sebagai

berikut :

14

Tabel 2.1 Faktor Beban untuk Berat Sendiri

Jangka

Waktu

Faktor Beban

K S ; MS K U ; MS

Biasa Terkurangi

Tetap

Baja, aluminium 1.0 1.1 0.9

Beton pracetak 1.0 1.2 0.85

Beton dicor ditempat 1.0 1.3 0.75

Kayu 1.0 1.4 0.7

(Sumber: SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan)

Berdasarkan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan untuk Jembatan bagian 3

tentang Istilah dan Definisi dan bagian 5 tentang Aksi dan Beban Tetap, maka tabel

diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

- Jangka waktu tetap adalah kondisi dimana beban bekerja sepanjang waktu dan

beban tersebut bersumber dari beban tetap yang berada di sekitar jembatan.

- Faktor beban biasa adalah faktor beban yang digunakan apabila pengaruh dari

aksi rencana untuk mengurangi keamanan.

- Faktor beban terkurangi adalah faktor beban yang digunakan apabila pengaruh

dari aksi rencana untuk menambah keamanan.

- Faktor beban terkurangi biasanya digunakan untuk mengatasi apabila kerapatan

masa struktur sangat besar. Secara batas kerapatan masa yang besar akan

sangat aman untuk struktur tetapi tidak untuk kondisi lainnya sehingga harus

digunakan faktor beban terkurangi.

- Sebaliknya, apabila kerapatan masa kecil maka dapat digunakan faktor beban

biasa dimana keadaan ini merupakan keadaan paling kritis dari kondisi

struktur.

- Nilai dari faktor beban diatas tidak bisa diubah.

15

Tabel 2.2 Berat Isi untuk Beban Mati

No Bahan Berat / Satuan Isi Kerapatan Masa

(kN/m3) (kg/m3) 1 Campuran aluminium 26.7 2720 2 Lapisan permukaan beraspal 22.0 2240 3 Besi tuang 71.0 7200 4 Timbunan tanah dipadatkan 17.2 1760 5 Kerikil dipadatkan 18.8 – 22.7 1920-2320 6 Aspal beton 22.0 2240 7 Beton ringan 12.25 – 19.6 1250-2000 8 Beton 22.0-25.0 2240-2560 9 Beton prategang 25.0-26.0 2560-2640 10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600 11 Timbal 111 11400 12 Lempung lepas 12.5 1280 13 Batu pasangan 23.5 2400 14 Neoprin 11.3 1150 15 Pasir kering 15.7 – 17.2 1600 – 1760 16 Pasir basah 18.0 – 18.8 1840 – 1920 17 Lumpur lunak 17.2 1760 18 Baja 77.0 7850 19 Kayu (ringan) 7.8 800 20 Kayu (keras) 11.0 1120 21 Air murni 9.8 1000 22 Air garam 10.0 1025 23 Besi tempa 75.5 7680

(Sumber: SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan)

b. Beban Lalu Lintas

Beban lalu lintas pada sistim pembebanan jembatan terdiri atas beban lajur "D"

dan beban truk "T". Beban lajur bekerja pada seluruh lebar jembatan sedangkan

beban truk ditempatkan pada lajur lalu lintas rencana yang ada dilapangan.

- Beban Lajur "D"

Beban lajur merupakan gabungan dari beban merata dan beban garis yang

bekerja pada jembatan. Adapun gambaran beban yang bekerja seperti pada

gambar berikut.

Gambar 2.

- Beban Truk "T"

Beban truk merupakan kendaraan berat yang ditempatkan di lajur

rencana. Di setiap satu lajur lalu lintas hanya bisa ditempatkan satu buah truk.

Adapun jumlah lajur lalu lintas rencana adalah sebagai berikut :

Tabel 2.3 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana

Jenis Jembatan Lebar Jalan Kendaraan Jembatan (m)

Lajur tunggal Dua arah, tanpa median 11.25 Jalan kendaraan majemuk 11.25

15.1

(Sumber: SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk

Berdasarkan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan,

susunan dan berat as dari truk yang digunakan untuk pembebanan jembatan seperti

gambar berikut.

Gambar 2.7 Beban Lajur "D"

Beban truk merupakan kendaraan berat yang ditempatkan di lajur lalu lintas


Adapun jumlah lajur lalu lintas rencana adalah sebagai berikut :

2.3 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana

Lebar Jalan Kendaraan Jembatan (m)

Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana

4.0 – 5.0 1 5.5 – 8.25

11.25 – 15.0 2 4

10.0 – 12.9 11.25 – 15.0 15.1 – 18.75 18.8 – 22.5

3 4 5 6

2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan)

2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan,


16

lalu lintas


Jumlah Lajur Lalu

2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan,


Gambar 2.

Pada kasus tertentu, seperti truk

terdapat 2 as saja maka berat yang di distribusikan oleh truk disesuaikan dengan

berat aktual dari truk tersebut. Berdasarkan prinsipnya, distribusi beban truk ini

bertujuan untuk memperoleh momen dan geser pada gelaga

dinamik untuk beban truk adalah 30%.

Pada pembebanan truk momen lentur ijin rencana akibat beban truk dapat

digunakan untuk pelat yang membentangi gelagar atau balok dalam arah melintang

dengan panjang bentang antara 0.6 m dan 7.4

adalah sebagai berikut :

- Pelat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding tanpa dilakukan

peninggian, bentang efektif sama dengan bentang bersih.

- Pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan yang berbeda atau tida

dicor bersama, bentang efektif merupakan penjumlahan dari bentang bersih dan

setengah lebar dudukan tumpuan.

Gambar 2.8 Pembebanan Truk (SNI-T-02-2005)

Pada kasus tertentu, seperti truk yang digunakan untuk pembebanan hanya



bertujuan untuk memperoleh momen dan geser pada gelagar jembatan. Faktor beban

dinamik untuk beban truk adalah 30%.



dengan panjang bentang antara 0.6 m dan 7.4 m. Benteng efektif yang digunakan

elat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding tanpa dilakukan

peninggian, bentang efektif sama dengan bentang bersih.

Pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan yang berbeda atau tida


setengah lebar dudukan tumpuan.

17

yang digunakan untuk pembebanan hanya



r jembatan. Faktor beban



yang digunakan

elat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding tanpa dilakukan

Pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan yang berbeda atau tidak


18

c. Aksi Lingkungan

Faktor lingkungan yang mempengaruhi sistim pembebanan jembatan adalah

suhu dari struktur jembatan, drainase atau aliran air, beban angina, beban

gempa dan tekanan tanah. Faktor – faktor diatas mempengaruhi pembebanan

suatu jembatan tetapi untuk penelitian ini tidak memperhitungkan akibat beban

dari lingkungan.

d. Aksi Lainnya

Beban – beban yang termasuk dalam aksi lainnya adalah akibat gesekan pada

tumpuan dan akibat getaran yang terjadi pada jembatan.Faktor – faktor ini juga

diperhitungkan di lapangan.

Dari beberapa faktor pembebanan yang telah dijelaskan diatas, penelitian ini

hanya mempertimbangkan beban akibat beban lalu lintas secara spesifik yaitu beban

truk "T". Ini dikarenakan pengujian pembebanan yang dilakukan dilapangan hanya

memperhitungkan akibat beban hidup yang bekerja dalam hal ini beban truk. Beban

truk yang digunakan tidak melebihi beban yang distandarkan. Beban truk yang

digunakan memiliki berat sebesar 27 ton.

2.3 Analisa Tegangan Jembatan

Berdasarkan SNI 03 – 2874 – 2002 tegangan yang terjadi pada suatu konstruksi

jembatan perlu ditinjau dari 2 (dua) kondisi, yaitu :

- Pada kondisi transfer

- Pada kondisi layan

Adapun contoh tahapan perhitungan tegangan pada gelagar jembatan adalah

sebagai berikut :

a. Dimensi penampang

Gambar 2.9 Dimensi Penampang

(M.Noer Ilham, 2008)

b. Gaya prategang / pratekan dinyatakan dengan P dalam satuan Newton (N)

c. Hitunglah luas penampang beton prategang

dalam satuan mm

setiap segmen.

d. Momen inersia penampang

penampang berbentuk :

- Balok =

Gambar 2.

Dimana :

b : lebar balok

h : tinggi balok

penampang balok prategang harus jelas dan pasti.

Dimensi Penampang

(M.Noer Ilham, 2008)

Gambar 2.10 Dimensi Penampang Komposit

(M.Noer Ilham, 2008))

/ pratekan dinyatakan dengan P dalam satuan Newton (N)

uas penampang beton prategang dinyatakan dengan symbol

mm2. Luas penampang mempengaruhi penentuan titik berat

Momen inersia penampang dihitung berdasarkan bentuk penampang. Untuk

penampang berbentuk :

= ................................................................

Gambar 2.11 Momen Inersia Balok

: lebar balok

: tinggi balok

19

Dimensi Penampang

2008))

/ pratekan dinyatakan dengan P dalam satuan Newton (N)

dinyatakan dengan symbol A

tuan titik berat

dihitung berdasarkan bentuk penampang. Untuk

...................................... (2.20)

- Segitiga =

Gambar 2.12 Momen Inersia

Dimana :

b : lebar balok

h : tinggi balok

- Lingkaran =

Gambar 2.13 Momen Inersia Penampang

Dimana :

D : diameter lingkaran

e. Momen yang bekerja pada beton

penampang.

f. Perhitungan tegangan harus memperhatikan tegangan ijin tekan dan tegangan

ijin tarik pada beton yang telah disyaratkan. Setelah itu, perhitungan tegangan

mengacu pada sistem pratekan yang digunakan dan memperhitungkan

tegangan pada serata atas dan serata bawah seperti yang dij

pada bagian jembatan sistem pratekan.

....................................................................... (2.21)

Momen Inersia Penampang Segitiga

..................................................................... (2.22)

Momen Inersia Penampang Lingkaran

: diameter lingkaran

Momen yang bekerja pada beton ditinjau dari masing – masing bagian

harus memperhatikan tegangan ijin tekan dan tegangan



tegangan pada serata atas dan serata bawah seperti yang dijelaskan sebelumnya

pada bagian jembatan sistem pratekan. Tegangan pada gelagar jembatan

D

20

(2.21)

(2.22)

masing bagian

harus memperhatikan tegangan ijin tekan dan tegangan



elaskan sebelumnya

Tegangan pada gelagar jembatan

21

dinyatakan dalam σ dengan satuan N/mm2 atau MPa. Adapun rumus dari

tegangan yang digunakan adalah sebagai berikut :

σ = Mw

................................................................................................................... (2.23)

Dimana :

M = Momen yang diakibatkan oleh beban (Nmm)

w = Tahanan momen (mm3)

2.4 Pengujian Jembatan

Pengujian jembatan memiliki tujuan untuk menentukan kapasitas atau

kemampuan dari suatu jembatan dalam menerima beban. Pada pelaksanaannya, ada 3

(tiga) jenis pengujian jembatan yang sering digunakan di lapangan yaitu :

a. Uji Beban Statik

Pengujian beban statik umumnya dilakukan dengan cara menempatkan beban –

beban di atas jembatan. Pada kondisi ini beban tidak bergerak. Beban yang

digunakan adalah beban truk. Pengujian ini biasanya dilakukan untuk

mengetahui kapasitas jembatan untuk menahan beban yang diterima. Besarnya

beban yang diberikan dilakukan secara bertahap. Proses pemberian beban

disebut dengan tahap loading sedangkan proses dimana beban dikurangi

disebut tahap unloading. Pengujian ini menggunakan alat uji yaitu sensor.

b. Uji Beban Dinamik

Pengujian beban dinamik jembatan dilakukan dengan cara melewatkan beban

dalam hal ini kendaraan dari satu sisi ke sisi lain dari jembatan. Sama halnya

dengan uji statik, uji dinamik jembatan juga dibantu dengan alat uji atau sensor

untuk mendapatkan hasil pengujian. Biasanya pengujian ini bertujuan untuk

mengetahui besarnya getaran yang terjadi pada jembatan.

c. Uji Beban dengan Metode Terintegrasi

Pengujian beban jembatan dengan metode terintegrasi sud

Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan model yang sesuai atau dengan

kata lain pengujian ini bertujuan untuk mengkalibrasi model. Model yang

dimaksud adalah jembatan dimana pemodelan dalam metode i

program. Metode ini sendiri merupakan gabungan dari pengujian yang

dilakukan dilapangan dengan pemodelan yang dilakukan pada program.

Pada penelitian ini, pengujian yang dilakuk

terintegrasi. Dalam pelaksanaannya penelitian ini mem

berdasarkan pengujian di lapangan dan pemodelan pada program.

digunakan adalah beban hidup yang berasal dari beban lalu lintas yaitu beban truk

dengan berat 27 ton. Pengujian dilakukan hanya untuk mendapatkan nilai tegangan

Untuk mendapatkan nilai tegangan, digunakan alat uji berupa sensor tegangan yang

diletakan pada bagian bawah dari gelagar jembatan.

sensor tegangan adalah BDI Strain Transducer

ini.

Gambar 2.14 BDI Strain Transducers

Uji Beban dengan Metode Terintegrasi

Pengujian beban jembatan dengan metode terintegrasi sudah banyak dilakukan.



dimaksud adalah jembatan dimana pemodelan dalam metode ini dibantu oleh

Metode ini sendiri merupakan gabungan dari pengujian yang

dilakukan dilapangan dengan pemodelan yang dilakukan pada program.

Pada penelitian ini, pengujian yang dilakukan adalah pengujian dengan metod

terintegrasi. Dalam pelaksanaannya penelitian ini membandingkan hasil yang

berdasarkan pengujian di lapangan dan pemodelan pada program. Beban yang


Pengujian dilakukan hanya untuk mendapatkan nilai tegangan


diletakan pada bagian bawah dari gelagar jembatan. Alat yang digunakan sebagai

BDI Strain Transducer seperti tampak pada gambar dibawah

BDI Strain Transducers (Campbell Scientific Inc, 2008)

22

ah banyak dilakukan.



i dibantu oleh

Metode ini sendiri merupakan gabungan dari pengujian yang

an adalah pengujian dengan metode

bandingkan hasil yang

Beban yang


Pengujian dilakukan hanya untuk mendapatkan nilai tegangan.


Alat yang digunakan sebagai

seperti tampak pada gambar dibawah

(Campbell Scientific Inc, 2008)

23

Adapun beberapa penjelasan mengenai alat uji tegangan ini adalah sebagai berikut :

a. Gambaran Umum

BDI Strain Transducer merupakan alat uji tegangan yang digunakan untuk

perhitungan akibat beban hidup pada suatu struktur. Alat ini bisa dipasang pada

kondisi apapun dan pada jenis struktur apapun seperti pada beton bertulang,

gelagar dan rangka baja. Alat ini bisa dipasang pada jembatan dan gedung.

Kelebihan dari alat ini adalah sebagai berikut :

- Efektif dari segi biaya

- Dapat dipasang dalam waktu singkat ± 5 menit

- Dapat digunakan kembali

- Tahan terhadap air dan cuaca

- Bisa digunakan untuk semua jenis kabel dan panjang kabel

b. Spesifikasi Alat

- Panjang efektif : 76.2 mm

- Ukuran keseluruhan : 111 mm x 32 mm x 13 mm

- Panjang kabel : 3 meter

- Material : aluminium

- Range tegangan : aluminium ± 4000 µε

- Gaya per 1000 µε : 76 N

- Sensitivitas : 500 µε / mV / V

- Berat : 85 gram

- Suhu : - 50˚ C sampai 120˚ C

24

Gambar 2.15 Spesifikasi ukuran BDI Strain Transducers (Campbell

Scientific Inc, 2008)

c. Cara Kerja Alat

Alat ini didesain hanya untuk menguji struktur yang diakibatkan oleh beban

hidup yang bekerja. Hasil dari alat ini adalah nilai regangan struktur. Pada

pelaksanaannya, ketika alat ini bekerja diasumsikan bahwa tidak terjadi

perubahan suhu pada struktur selama dilakukan pengujian dalam jangka waktu

yang pendek. Contohnya untuk beberapa kasus dimana pengujian selesai dalam

waktu kurang dari 1 menit. Biasanya pada kasus ini tidak cukup waktu untuk

suhu udara mengalami perubahan yang signifikan. Alat uji ini bekerja secara

presisi dan sangat sensitive. Sebelum penggunaan alat ini perlu dilakukan

pengecekan terlebih dahulu menggunakan ohmmeter. Untuk transducer ST350,

resisten yang terjadi antara kawat hitam dan merah dan kemudian putih dan

hijau pada ohmmeter harus 350Ω.

25

Gambar 2.16 Kalibrasi Alat Uji dengan Ohmmeter (Campbell Scientific

Inc, 2008)

d. Cara Pemasangan Alat

Alat uji ini hanya mengukur regangan pada axis oleh karena itu diperlukan

posisi yang akurat di lapangan. Untuk memudahkan pemasangan, maka

diperlukan tanda khusus yang menjadi patokan pengukuran. Contohnya seperti

gambar berikut, dimana lokasi garis tengah dari gage harus berada pada titik

tengah arah longitudinal dan arah transversal.

Gambar 2.17 Garis Tengah untuk Pemasangan Alat

Gambar diatas merupakan contoh memberikan tanda untuk mendapatkan lokasi garis

tengah. Dari gambar diatas, garis longitudinal adalah 8 inch dan garis transversal

adalah 4 inch. Setelah itu dibuat garis sepanjang 1.5 inch pada kedua sis

.Gambar 2.18 Garis Tengah untuk Pemasangan Alat

Garis Tengah untuk Pemasangan Alat (Campbell Scientific

Inc, 2008)


Dari gambar diatas, garis longitudinal adalah 8 inch dan garis transversal

Setelah itu dibuat garis sepanjang 1.5 inch pada kedua sisi.

Garis Tengah untuk Pemasangan Alat (Campbell Scientific Inc,

2008)

26

(Campbell Scientific


Dari gambar diatas, garis longitudinal adalah 8 inch dan garis transversal

(Campbell Scientific Inc,

Pada saat terjadi regangan di benda uji maka regangan itu akan dihantarkan

melalui penghantar resistif yang ada di dalam

dalam gauge akan mengalami perubahan nilai resistansinya dimana nilai itu

berbanding lurus terhadap regan

Sistem kalibrasi dan validasi dari alat ini telah disertifikasi berdasarkan NIST

standar. Apabila sensor yang digunakan diluar sepesifikasi teknis yang

disyaratkan maka sistem kalibrasi mengikuti sistem kalibrasi ulang dari BDI.

Berdasarkan pengalama

– 25 pemasangan alat uji.

penggunaan alat ini sebesar 2

e. Hasil Uji

Hasil pengujian yang didapatkan dari alat ini dalam satuan microstrain. Untuk

mendapatkan nilai tegangan maka harus menggunakan rumus :

σ = E ε ................................

Dimana :

E = Modulus Elastisitas (N/mm

ε = regangan (Microstrain = 10

σ = tegangan (N/mm

Gambar 2.19 Hasil Pengujian Alat


melalui penghantar resistif yang ada di dalam gauge. Penghantar tersebut di

akan mengalami perubahan nilai resistansinya dimana nilai itu

berbanding lurus terhadap regangan.




Berdasarkan pengalaman di lapangan, sistem kalibrasi ulang terjadi setelah 15

25 pemasangan alat uji. Persen kesalahan yang diperbolehkan dalam

penggunaan alat ini sebesar 2µε.


mendapatkan nilai tegangan maka harus menggunakan rumus :

................................................................................................

E = Modulus Elastisitas (N/mm2)

(Microstrain = 106 x strain)

= tegangan (N/mm2)

Hasil Pengujian Alat Strain Transducer (Campbell Scientific

Inc, 2008)

27


Penghantar tersebut di

akan mengalami perubahan nilai resistansinya dimana nilai itu




n di lapangan, sistem kalibrasi ulang terjadi setelah 15

Persen kesalahan yang diperbolehkan dalam


.................................... (2.24)

(Campbell Scientific

2.5 Program MIDAS/Civil

Program MIDAS/Civil merupakan sebuah program yang di

struktur dan desain struktur dalam bidang ilmu teknik sipil.

pada pengenalan sistim perencanaan struktur yang termasuk didalamnya analisis dan

cara mengoptimalkan suatu desain secara khusus dalam perencanaan jembatan.

Program ini dikembangkan dari bahasa pemrograman Visual C++ dan dapat bekerja

secara cepat dan sangat mudah untuk dipelajari. P

dari 5000 proyek dan hasilnya tetap realistis dan efektif. Setiap fungsi dari program

ini telah diverifikasi berdasarkan teori dan hasil dari program

Ada beberapa bagian penting yang perlu diperhatikan

MIDAS/Civil, yaitu :

a. Pengenalan Program

Program MIDAS/Civil merupakan solusi untuk mengoptimalkan perencanaan

suatu struktur jembatan dan jenis struktur lainnya.

kemampuan untuk menganalisis

suspensi, jembatan kabel dan jembatan konvensional lainnya.

.Gambar 2.20 Contoh Pemodelan Jembatan Suspensi

Program MIDAS/Civil merupakan sebuah program yang dibuat untuk analisa

dan desain struktur dalam bidang ilmu teknik sipil. Program ini dikhususkan

canaan struktur yang termasuk didalamnya analisis dan



secara cepat dan sangat mudah untuk dipelajari. Program ini dapat digunakan lebih


ini telah diverifikasi berdasarkan teori dan hasil dari program – program sejenisnya.

bagian penting yang perlu diperhatikan dari penggunaan program


suatu struktur jembatan dan jenis struktur lainnya. Program ini memiliki

menganalisis jenis struktur seperti beton pratekan, jembatan

, jembatan kabel dan jembatan konvensional lainnya.

Contoh Pemodelan Jembatan Suspensi

(MIDAS/Civil Tutorial)

28

untuk analisa

Program ini dikhususkan

canaan struktur yang termasuk didalamnya analisis dan



rogram ini dapat digunakan lebih


sejenisnya.

dari penggunaan program


Program ini memiliki

jenis struktur seperti beton pratekan, jembatan

Aspek teknis yang sangat penting dalam analisa struktur terletak pada proses

perencanaannya. Program ini dapat diaplikasikan untuk beberapa jenis area

atau proyek, seperti :

- Analisa dan perencanaan untuk semua jenis jembatan seperti jembatan

dengan struktur beton bertu

jembatan kabel.

- Analisa panas hidrasi dari masa beton seperti pada abutmen,

breakwater, dan pondasi.

- Struktur bawah tanah

- Fasilitas industri dan pabrik

- Fasilitas umum seperti pelabuhan, bandar udara,

bendungan dan fasilitas transportasi lainnya.

Gambar 2.21 Jenis Proyek yang dapat Diaplikasikan di MIDAS/Civil

yang sangat penting dalam analisa struktur terletak pada proses


atau proyek, seperti :

Analisa dan perencanaan untuk semua jenis jembatan seperti jembatan

dengan struktur beton bertulang, baja, komposit, pratekan, suspensi, dan

jembatan kabel.

Analisa panas hidrasi dari masa beton seperti pada abutmen,

dan pondasi.

Struktur bawah tanah

Fasilitas industri dan pabrik

Fasilitas umum seperti pelabuhan, bandar udara, stasiun kereta api,

bendungan dan fasilitas transportasi lainnya.

Jenis Proyek yang dapat Diaplikasikan di MIDAS/Civil


29

yang sangat penting dalam analisa struktur terletak pada proses


Analisa dan perencanaan untuk semua jenis jembatan seperti jembatan

lang, baja, komposit, pratekan, suspensi, dan

Analisa panas hidrasi dari masa beton seperti pada abutmen, piers,

stasiun kereta api,

Jenis Proyek yang dapat Diaplikasikan di MIDAS/Civil

Berikut ini tampilan dari program MIDAS/Civil, yaitu :

Gambar 2.2

- Main menu berisi perintah yang digunakan dalam program.

tentang informasi umum seperti cetak, transfer data dan fungsi lainnya

yang berhubungan. Edit

undo/redo. View berisi tentang metode presentasi secara visual,

mengaktifkan fungsi dan tidak, dan lainnya.

membuat pemodelan, titik, elemen, penampang, kondisi batas, dan lainnya.

Load berisi tentang cara memasukan beban statik,

beban lainnya. Analysis

program. Result menggambarkan hasil yang didapat dari program.

berisi perencanaan otomatis dari struktur baja, dan lainnya.

tentang fungsi pertukaran a

menjelaskan status dari verifikasi

berhubungan. Tools merupakan bagian pelengkap dari program.

Berikut ini tampilan dari program MIDAS/Civil, yaitu :

22 Tampilan Program MIDAS/Civil


berisi perintah yang digunakan dalam program. File berisi


Edit berisi tentang cara memperbaiki termasuk

berisi tentang metode presentasi secara visual,

mengaktifkan fungsi dan tidak, dan lainnya. Model berisi tentang cara


berisi tentang cara memasukan beban statik, beban dinamik dan

Analysis berisi tentang cara melakukan analisis pada

menggambarkan hasil yang didapat dari program. Design

berisi perencanaan otomatis dari struktur baja, dan lainnya. Mode berisi

tentang fungsi pertukaran antara sebelum proses dan setelah proses. Query

menjelaskan status dari verifikasi fungsi elemen, titik dan data yang

merupakan bagian pelengkap dari program. Control

30

berisi


berisi tentang cara memperbaiki termasuk

berisi tentang metode presentasi secara visual,

berisi tentang cara


beban dinamik dan

berisi tentang cara melakukan analisis pada

Design

berisi

Query

fungsi elemen, titik dan data yang

Control

31

merupakan fungsi kontrol untuk setiap tampilan. Help merupakan fungsi

untuk membantu pengguna program.

- Tree menu berisi tentang semua prosedur yang dilakukan pada saat

pemodelan dari pemasukan data, perencanaan, perhitungan dan hasil yang

didapatkan.

- Context menu merupakan cara yang lebih mudah untuk meminimalisasi

pergerakan dari mouse dengan hanya menggunakan klik kanan pada

mouse.

- Model window menampilkan model dalam bentuk window program yang

utuh dan pada kondisi ini diperbolehkan banyak tampilan window dalam

satu screen.

- Table window menampilkan semua tipe data yang dimasukan, dianalisa

dan hasil perencanaan dalam format spread sheet.

- History window berisi tentang rekaman aktivitas dari pengguna yang telah

dilakukan.

- Message window menampilkan semua jenis informasi yang dibutuhkan

untuk pemodelan, warning dan eror.

- Status bar menampilkan sistim koordinat program, sistim satuan yang

digunakan dan semua hal yang digunakan untuk membantu pekerjaan

menjadi lebih efisien.

b. Analisis Program

Dasar analisa program ini adalah analisa struktur secara linier dan nonlinier.

Tidak ada batas untuk jumlah titk, elemen dan beban pada pemodelan program

ini. Untuk elemen balok, program ini dapat menganalisis lendutan dan

maksimum tegangan yang terja

berdasarkan analisa elemen hingga yang didasarkan pada model analisis

numerik.

Gambar 2.23 Contoh Analisa Jembatan pada Program MIDAS/Civil




maksimum tegangan yang terjadi pada akhir titik yang ditinjau. Analisa ini


Contoh Analisa Jembatan pada Program MIDAS/Civil


32




Analisa ini


Contoh Analisa Jembatan pada Program MIDAS/Civil

Gambar 2.24 Contoh Hasil

2.6 Resensi Penelitian Sebelumnya

a. Penelitian yang dilakukan oleh Subdit Teknik Jembatan, Dit. Bina Teknik,

Ditjen. Bina Marga, Kementrian PU

Sebagai Standar Awal Peng

Kasus : Jembatan Timpah

dengan 2 tahap yaitu uji statik dan uji dinamik. Uji statik dilakukan dengan

menggunakan 24 buah truk dengan berat total 300 ton yang dise

disepanjang jembatan. Sedangkan uji dinamik dilakukan dengan

dimana sebuah truk dengan berat 12.5 ton melewati sebuah ganjalan kayu

setinggi 12 cm. Uji statik dilakukan untuk mendapatkan nilai lendutan dan

tegangan, sedangkan uji dinamik d

getaran. Penelitian ini menyimpulkan bahwa nilai tegangan yang didapatkan

Contoh Hasil berupa Tabel pada Program MIDAS/Civil


Resensi Penelitian Sebelumnya

Penelitian yang dilakukan oleh Subdit Teknik Jembatan, Dit. Bina Teknik,

Ditjen. Bina Marga, Kementrian PU dengan judul Uji Pembebanan Jembatan

Sebagai Standar Awal Pengoperasian Jembatan Untuk Lalu Lintas Umum,

Kasus : Jembatan Timpah. Pada penelitian ini, pengujian jembatan dilakukan


menggunakan 24 buah truk dengan berat total 300 ton yang dise

disepanjang jembatan. Sedangkan uji dinamik dilakukan dengan



tegangan, sedangkan uji dinamik dilakukan untuk mendapatkan nilai frekuensi

Penelitian ini menyimpulkan bahwa nilai tegangan yang didapatkan

33

Tabel pada Program MIDAS/Civil

Penelitian yang dilakukan oleh Subdit Teknik Jembatan, Dit. Bina Teknik,

Uji Pembebanan Jembatan

operasian Jembatan Untuk Lalu Lintas Umum,

Pada penelitian ini, pengujian jembatan dilakukan


menggunakan 24 buah truk dengan berat total 300 ton yang disebar

disepanjang jembatan. Sedangkan uji dinamik dilakukan dengan jumping test



ilakukan untuk mendapatkan nilai frekuensi

Penelitian ini menyimpulkan bahwa nilai tegangan yang didapatkan

34

dari alat uji melebihi nilai tegangan perhitungan. Perlu dilakukan koreksi

terhadap panjang kabel dan kondisi awal perhitungan.

b. Penelitian yang dilakukan oleh Moussa Issa dan Mohsen Shahawy dari

Departemen Transportasi Florida tentang Dynamic and Static Test of

Prestressed Concrete Girder Bridges in Florida. Metode pengujian yang

dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian statik dan dinamik. Pada

pengujian ini alat sensor diletakan pada ½ dan ¼ bentang jembatan. Pada

pengujian statik, jembatan diberikan beban maksimum rencana. Setiap tahap

pembebanan hasilnya dibandingkan dengan model analitis. Sedangkan

pengujian dinamik dilakukan dengan menggunakan truk yang bergerak diatas

jembatan dengan kecepatan konstan sebesar 55 MPH, 45 MPH dan 35 MPH.

Dalam penelitian ini disimpulkan bahwa hasil pengujian dilapangan melebihi

hasil prediksi metode analisis yang dilakukan.

bab 2 tinjauan kepustakaan jembatan beton pratekan /...

Documents