bab ii tinjauan pustaka -...

BAB II

Tinjauan Pustaka

II.1 Defenisi Jembatan

Jembatan adalah satu struktur yang dibuat untuk menyeberangi jurang atau

rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Jembatan dibangun untuk

membolehkan laluan pejalan kaki, pemandu kenderaan atau kereta api di atas halangan

itu.

Jembatan terdiri dari enam bagian pokok yaitu:

1. Bagian atas jembatan, yaitu: bagian struktur jembatan yang berada pada

bagian atas jembatan, yang berfungsi untuk menampung beban-beban

yang ditimbulkan oleh lalu lintas orang dan kendaraan dan juga yang lain

kemudian menyalurkannya kebangunan bawah.

2. Landasan adalah bagian ujung bawah dari suatu bagian atas jembatan

yang berfungsi menyalurkan gaya-gaya reaksi dari bangunan atas

kebangunan bawah.

3. Bagian bawah jembatan yaitu bagian struktur jembatan yang berada

dibawah struktur atas jembatan yang berfunsi untuk menerima/memikul

beban-beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian

menyalurkannya ke pondasi.

4. Pondasi yaitu bagian struktur jembatan yang berfungsi untuk menerima

beban-beban dari bangunan bawah dan menyalurkannya ke tanah.

Universitas Sumatera Utara

http://id.wikipedia.org/wiki/Sungai�

http://id.wikipedia.org/wiki/Kereta_api�

5. Oprit yaitu timbunan tanah di belakang abutment , timbunan tanah ini

harus dibuat sepadat mungkin, untuk menghindari terjadinya settlement.

6. Bangunan pengaman jembatan yaitu: bagian struktur jembatan yang

berfunsi untuk pengamanan terhadap pengaruh sungai yang bersangkutan

baik secara langsung maupun tidak langsung.

Sesuai dengan Peraturan Muatan Bina Marga NO.12/1970 (Bina Marga Loading

Spec.) lebar jembatan ditentukan sebagai berikut:

1) Untuk 1 jalur jembatan minimum : 2.75 m

maksimum : 3.75 m

Untuk 2 jalur lebar jembatan minimum : 5.50 m

maksimum : 7.50 m

2) Lebar trotoar umumnya berkisar antara 1.00 m – 1.50 m

3) Lebar kerb : ± 0.50 m

4) Lebar jalan untuk slow traffic : ± 2.50 m

II.1.1 Jenis-jenis jembatan

Jenis-jenis jembatan boleh dikelaskan mengikut kegunaannya ataupun struktur

binaannya.

• Dari segi kegunaan

Suatu jembatan biasanya dirancang sama untuk kereta api, untuk pemandu jalan

raya atau untuk pejalan kaki. Ada juga jambatan yang dibangun untuk pipa-pipa besar

dan saluran air yang bisa digunakan untuk membawa barang. Kadang-kadang, terdapat


batasan dalam penggunaan jembatan; contohnya, ada jembatan yang dikususkan untuk

jalan raya dan tidak boleh digunakan oleh pejalan kaki atau penunggang sepeda. Ada

juga jembatan yang dibangun untuk pejalan kaki (jembatan penyeberangan), dan boleh

digunakan untuk penunggang sepeda.

a) Jembatan upacara dan hiasan

Setengah jembatan dibuat lebih tinggi daripada yang diperlukan, agar pantulan

jembatan itu akan melengkapkan sebuah bulatan. Jembatan seperti ini, yang selalunya

dijumpai di taman oriental, dipanggil "Jembatan Bulan", kerana jambatan itu dan

pantulannya menyerupai sebuah bulan purnama.Adalah biasa di istana2 jembatan dibuat

sungai tiruan sebagai simbol perjalanan ke tempat ataupun keadaan minda yang penting.

Ada satu set yang terdiri daripada lima jambatan yang merentasi satu sungai yang

berbelit-belit di salah sebuah laman penting di Bandar Terlarang (Forbidden City) di

Beijing, Cina. Jambatan yang tengah hanya boleh dilalui oleh Maharaja, Permaisuri dan

dayang-dayang mereka.

b) Jembatan jalan raya

c) Jembatan kereta api

d) Jembatan jalan air

e) Jembatan jalan pipa

f) Jembatan militer

g) Jembatan penyeberangan


http://id.wikipedia.org/wiki/Jalan_raya�

http://id.wikipedia.org/wiki/Bulan�

http://id.wikipedia.org/wiki/Istana�

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bandar_Terlarang&action=edit&redlink=1�

http://id.wikipedia.org/wiki/Beijing�

http://id.wikipedia.org/wiki/Cina�

http://id.wikipedia.org/wiki/Maharaja�

http://id.wikipedia.org/wiki/Permaisuri�

• Dari segi jenis material yang digunakan:

Perancangan dan bahan asas pembinaan jambatan bergantung kepada lokasi dan

juga jenis muatan yang akan ditanggungnya. Berikut adalah beberapa jenis jambatan

yang utama:

a. Jembatan batang kayu (log bridge)

Jambatan yang terawal adalah apabila manusia mengambil kesempatan dari

pohon kayu yang tumbang merentasi sungai. Jadi, tak hairanlah jika jambatan yang

pertama dibuat ialah pokok yang sengaja ditumbangkan meintasi sungai. Kini, jambatan

seperti itu hanya digunakan secara sementara, contohnya di tempat2 pembalakan, yang

mana jalan yang dibuat hanyalah untuk sementara dan kemudian ditinggalkan. Ini

karena jembatan seperti ini mempunyai jangka waktu yang pendek disebabkan oleh

pohon menyentuh tanah (yang basah) hingga menyebabkannya mereput, serta serangan

anai-anai dan serangga-serangga lain. Jembatan batang kayu yang tahan lama boleh

dibuat dengan menggunakan tapak konkrit yang tidak ditakungi air dan dijaga dengan

baik.

b. Jembatan baja

c. Jembatan beton

Jembatan beton ada 2 jenis yaitu beton bertulang dan beton prategang.

Pada tugas akhir ini jembatan yang digunakan adalah jembatan beton

prategang.


http://id.wikipedia.org/wiki/Anai-anai�

http://id.wikipedia.org/wiki/Serangga�

II.2 Jembatan Beton Prategang

Beton prategang adalah suatu sistem struktur beton khusus dengan cara memberikan

tegangan awal tertentu pada komponen sebelum digunakan untuk mendukung beban

luar sesuai dengan yang diinginkan.

Sistem ini merupakan paduan antara beton mutu tinggi dan baja tinggi. Seperti

diketahui bahan beton tidak kuat untuk menahan tegangan tarik sehingga selalu

diusahakan untuk menghindari timbulnya tegangan tarik dalam beton, kelemahan ini

dipikul dengan mengaplikasikan baja mutu tinggi yang mampu menahan tegangan tarik.

Berkurang atau lenyapnya tegangan tarik didalam beton mengurangi masalah retak

atau bahkan tercapainya keadaan bebas-retak pada tingkat beban kerja.Usaha

menghilangkan retak-retak pada beton lebih lanjut berarti mencegah berlangsungnya

proses korosi (pengkaratan) tulangan baja melalui proses oksidasi.Tercapainya hal

tersebut merupakan salah satu kelebihan beton prategangan dibandingakan dengan

beton bertulang biasa, khususnya apabial struktur digunakan ditempat terbuka terhadap

cuaca atau lingkungan korosif. Kelebihan beton prategang juga berada pada tingkat

beban kerja dan besar gaya prategang yang ditentukan oleh tegangan ijin didalam beton.

Hitungan analisis diatur dalam SK SNI T-15-1991 pasal 3.11.2 sampai dengan pasal

3.11.5.

Penerapan prinsip prategang pada komponen struktur beton adalah dengan

menggunakan tendon baja. Cara pelaksanaan pemberian prategangan ada 2 (dua) yaitu:


1. Pratensioning/pra penarikan yaitu memberi prategangan pada beton dimana

tendon ditarik untuk ditegangkan sebelum dilakukan pengecoran adukan

beton kedalam acuan yang telah disiapkan.

2. Post tensioning/pasca tarik yaitu memberi tegangan pada beton dimana

tendon ditarik untuk ditegangkan setelah dilakukan pengecoran adukan beton

kedalam acuan.

Keuntungan penggunaan beton prategang:

a. Pada prategang penuh yang bebas dari tegangan-tegangan tarik pada

beban kerja, penampang melintangnya dimanfaatkan secara lebih efisien

apabila dibandingkan dengan penampang beton bertulang yang retak

pada beban kerja.

b. Dalam batas-batas tertentu, suatu beban mati permanen dapat dilawan

dengan menambah eksentrisitas gaya prategang dalam suatu unsur

struktur prategang sehingga lebih menghemat pemakayan material.

c. Batang beton prategang memiliki perlawanan yang meningkat terhadap

gaya geser, hal ini disebabkan karena pengaruh prategang tekan, yang

mengurangi tegangan terik utama.

d. Batang lentur beton prategang menjadi lebih kaku pada beban kerja

daripada suatu batang bertulang dengan tebal yang sama.


e. Pemakayan beton dan baja mutu tinggi pada batang prategang

menghasilkan batang-batang yang lebih ringan dan lebih langsing

daripada yang dimungkinkan dengan pemakayan beton bertulang.

Profil-profil beton prategang bermacam-macam seperti:

a. I

b. T

c. L

d. U

Profil yang akan digunakan pada gelagar utama jembatan untuk perencanaan ini

adalah I girder.

Perencanaan Tendon Pada Prategang

Tendon sebagai konstruksi yang tahan terhadap tarik, sehigga didalam

perencanaan perletakan tendonnya harus direncanakan dengan baik. Tegangan tendon

ekstrim pada kondisi beban kerja tidak dapat melebihi nilai ijin

maksimumnya,berdasarkan standar-standar seperti ACI,PCI,AAHSTO,CEP-FIP.

Dengan demikian,zona yang membatasi di penampang beton perlu ditetapkan,yaitu

selubung yang didalamnya gaya prategang dapat bekerja tanpa menyebabkan terjadinya

tarik diserat beton ekstrim.


ft = 0 = - , untuk abgian prategang saja, sehingga e =

dengan demikian titik kern bawah adalah:

kb = ; kt =

Penggunan tendon dalam beton ada dengan dua cara yaitu metode: Draped dan

metode Harped. Tendon lurus biasanya digunakan untuk balok pracetak dengan bentang

sedang, sedangkan penggunaan tendon lengkung lebih umum digunakan pada elemen

pascatarik yang dicor ditempat.Tendon yang tidak lurus ada dua jenis yaitu:

• Draped: mempunyai alinyemen lengkung secara gradual,seperti bentuk

parabolik,yang digunakan pada balok yang mengalami beban eksternal terbagi

merata.

• Harped: tendon miring dengan diskontinuitas alinyemen dibidang-bidang

dimana terdapat beban terpusat,digunakan pada balok yang terutama mengalami

beban transversal terpusat.

Eksentrisitas tendon yang didesain di sepanjang bentang diharapkan

sedemikian hingga tarik yang terjadi di serat ekstrim balok hanya terbatas atau

tidak ada sama sekali di penampang yang menentukan desain.


II.2 Jembatan Tahan Gempa

Yang dimaksud dengan jembatan tahan gempa adalah jembatan yang mampu

meredam gaya gempa yang menghantam jembatan, dan kerusakan yang terjadi apabila

terjadi gempa adalah kerusakan setempat, mudah diperbaiki, struktur tidak mengalami

keruntuhan/failure,dan dapat dimanfaatkan kembali.

Menurut SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa

untuk jembatan jalan raya, aspek jembatan tahan gempa adalah:

1. Struktur daktail dan tidak daktail

2. Perencanaan dan penelitian seismik terkait

3. Analisis seismik untuk jembatan bentang tunggal dan majemuk

4. Analisis interaksi pondasi dan tanah sekitarnnya

5. Analisis perlengkapan perletakan dalam menahan gerakan gempa

6. Analisis perletakan dengan sistem isolasi dasar sebagai peredam gempa

7. Prinsip analisis riwayat waktu

8. Analisis sendi plastis

II.2.1 Sejarah Lahirnya Jembatan Tahan Gempa di Indonesia

Indonesia menempati zona tektonik yang sangat aktif karena 3 lempeng besar

dunia dan 9 lempeng lainnya saling bertemu diwilayah Indonesia(Gambar 1) dan

membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng yang kompleks. Keberadaan interaksi antar

lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat

rawan terhadap gempa bumi.Tingginya aktivitas kegempaan ini terlihat dari hasil


pencatatan dimana dalam rentang waktu 1897-2009 terdapat lebih dari 14.000 kejadian

gempa dengan magnitude M > 5.0. Kejadian gempa-gempa utama (main shocks) dalam

rentang waktu tersebut dapat dilihat dalam gambar 2. Dalam enam tahun terakhir telah

tercatat berbagai aktivitas gempa besar di Indonesia, yaitu Gemap Aceh disertai

Tsunami tahun 2004 (Mw=9.2), Gempa Nias tahun 2005 (Mw=8.7),Gempa Jogja

tahun2006 (Mw=6.3), Gempa Tasik tahun 2009 (Mw=7.6), Gempa Padang (Mw=7.6),

Gempa Wasior tahun 2010. Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban

jiwa, keruntuhan dan kerusakan ribuan infrastruktur termasuk jembatan dan bangunan,

serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi.


Menurut Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010,permasalahan-permasalahan utama

dari peristiwa-peristiwa gempa adalah:

1) Sangat potensial mengakibatkan kerugian yang besar;

2) Merupakan kejadian alam yang tidak dapat diperhitungkan dan diperkirakan

secara akurat baik kapan dan dimana terjadinya serta magnitudenya;

3) Gempa tidak dapat dicegah.

Karena tidak dapat dicegah dan tidak dapat diperkirakan secara akurat , usaha-usaha

yang biasa dilakukan adalah:

a) Menghindari wilayah dimana terdapat fault rupture,kemungkinan tsunami dan

landslide;

b) Bangunan sipil termasuk jembatan direncanakan dan dibangun tahan gempa.

Pengalaman telah membuktikan bahwa sebagian besar korban dan kejadian yang

terjadi gempa disebabkan oleh kerusakan dan kegagalan infrastruktur. Kerusakan akibat

gempa dapat dibagi dalam 2 jenis,yaitu: 1) kerusakan tidak langsung pada tanah yang


menyebabkan terjadinya likuifaksi, cyclic mobility,lateral spreading,kelongsoran

lereng,keretakan tanah,subsidence dan deformasi yang berlebihan. 2) kerusakan struktur

sebagai akibat langsung dari gaya inersia yang diterima bangunan selama goncangan.

Pencegahan kerusakan struktur sebagai akibat langsung dari inersia akibat gerakan

tanah dapat dilakukan melaluiproses perencanaan dengan memperhitungkan suatu

tingkat beban gempa rencana.Oleh karena itu, dalam perencanaan infrastruktur tahan

gempa,analisis dan pemilihan parameter pergerakan tanah mutlak diperlukan untuk

mendapatkan beban gempa rencana.

Kegagalan/kerusakan infrastruktur akibat gempa pada jembatan dapat dibagi

menjadi 3 yaitu:

1) Melemahnya penyokong atau support;

2) Melemahnya struktur bawah jembatan;

3) Lemahnya kondisi tanah sekitar jembatan tersebut.

Melihat kerusakan akibat gempa khususnya pada jembatan membuat Indonesia

khususnya departemen Pekerjaan Umum Nasional harus melakukan pembenahan

didalam perencaan jembatan sebagai respons atas kerusakan yang terjadi akibat gempa.

Dan respons yang dilakukan oleh Departemen Pekerjaan Umum meninjau ulang

kembali SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk

Jembatan Jalan Raya dimana dalam standar ini dijelaskan dinamika struktur agar setiap

perencana akan menguasai segi kekuatan ,keamanan dan kinerja ketahanan gempa

jembatan dalam suatu proses perencanaan utuh.


II.2.2 Standar Perencanaan Jembatan Tahan Gempa Berdasarkan SNI 2833-

2008

Bebarapa hal-hal yang tercantum didalam perencanaan jembatan tahan gempa

dalam SNI-2833-2008 adalah:

1. Cara analisis tahan gempa

Analisis seismik rinci tidak harus dilakukan untuk jembatan dengan bentang

tunggal sederhana. Bagaimanapun disyaratkan panjang perletakan minimum (lihat

Tabel 4 dan Gambar 2) serta hubungan antara bangunan atas dan bangunan bawah

direncanakan menahan gaya inersia yaitu perkalian antara reaksi beban mati dan

koefisien gempa. Pilihan prosedur perencanaan tergantung pada tipe jembatan, besarnya

koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan. Terdapat empat prosedur analisis

(lihat Gambar 1), dimana prosedur 1 dan 2 sesuai untuk perhitungan tangan dan

digunakan untuk jembatan beraturan yang terutama bergetar dalam moda pertama.

Prosedur 3 dapat diterapkan pada jembatan tidak beraturan yang bergetar dalam

beberapa moda sehingga diperlukan program analisis rangka ruang dengan kemampuan

dinamis (lihat Tabel 1 dan Tabel 2). Prosedur 4 diperlukan untuk struktur utama dengan

geometrik yang rumit dan atau berdekatan dengan patahan gempa aktif.


Koefisien Percepatan

puncak di batuan dasar

(A/g)

Klasifikasi Kepentingan I

(Jembatan utama dengan

faktor keutamaan 1.25)

Klasifikasi Kepentingan II

(jembatan biasa dengan

faktor keutamaan 1)

≥0.3

0.20-0.29

0.11-0.19

≤0.10

D

C

B

A

C

B

B

A

Tabel Kategori kinerja sismic

Gaya seismik rencana ditentukan dengan membagi gaya elastis dengan faktor

modifikasi respon Rd sesuai tingkatan daktilitas (lihat Tabel 3). Untuk pilar kolom

Cara Analisis

Statis Semi Dinamis/dinamis

1.Beban seragam/koef gempa

2.Spektral moda tunggal

Rangka Ruang/semi dinamis

3.Spektral Moda majemuk

Dinamis

4.Riwayat waktu


majemuk Rd = 5 untuk kedua sumbu ortogonal. Faktor Rd = 0,8 untuk hubungan

bangunan atas pada kepala jembatan, Rd = 1,0 untuk hubungan kolom pada cap atau

bangunan atas dan kolom pada fondasi. Untuk perencanaan fondasi digunakan setengah

faktor Rd tetapi untuk tipe pile cap digunakan faktor Rd. Untuk klasifikasi D yaitu

analisis rinci, dianjurkan cara perhitungan gaya maksimum yang dikembangkan oleh

sendi plastis, sehingga faktor Rd tidak digunakan dalam hal ini.

Panjang perletakan minimum,N (mm) Kateori kinerja seismic

N = (203+1.67L+6.66H)(1+0.00125S2

N = (305+ 2.5 L+ 10 H ) (1+0.00125S2

A dan B

C dan D

Catatan :

− L adalah panjang lantai jembatan (m)

− H adalah tinggi rata-rata dari kolom (m), sama dengan nol untuk bentang

tunggal sederhana

− S adalah sudut kemiringan/skew perletakan (derajat)

Kepala jembatan


2. Koefisien geser dasar

Koefisien geser dasar elastis dan plastis berdasarkan program ‘Shake’ dari

California Transportation Code ditentukan dengan rumus (1.a, 1.b) dan Gambar 3

sebagai berikut:

Celastis= A R S

C plastis=

dengan pengertian:

Celastis adalah koefisien geser dasar tanpa faktor daktilitas dan risiko (Z)

Cplastis adalah koefisien geser dasar termasuk faktor daktilitas dan risiko (Z)

A adalah percepatan/akselerasi puncak PGA di batuan dasar (g)

R adalah respon batuan dasar;

S adalah amplifikasi di permukaan sesuai tipe tanah;

Z adalah faktor reduksi sehubungan daktilitas dan risiko


Gambar 3 Faktor reduksi pengaruh daktilitas dan resiko (z)

Dengan menghilangkan faktor Z dari spektra respon, diperoleh koefisien geser

dasar elastic yang memberikan kebebasan untuk menentukan tingkat daktilitas serta

tingkat plastis.

Spektra tanpa faktor Z digunakan dalam analisis dinamis, karena versi spektra

yang telah direduksi akan membingungkan. Analisis dinamis menggunakan faktor

reduksi Rd sebagai pengganti faktor Z .Koefisien geser dasar elastis (A.R.S) diturunkan

untuk percepatan/akselerasi puncak (PGA) wilayah gempa Indonesia dari respon


spektra “Shake” sesuai konfigurasi tanah.Perkalian tiga faktor A, R dan S menghasilkan

spektra elastis dengan 5% redaman. Konfigurasi tanah terbagi dalam tiga jenis: tanah

teguh dengan kedalaman batuan (0 m sampai dengan 3 m), tanah sedang dengan

kedalaman batuan (3 m sampai dengan 25 m), tanah lembek dengan kedalaman batuan

melebihi 25 m. Fondasi pada tanah lembek harus direncanakan lebih aman dari fondasi

pada tanah baik.

Koefisien geser dasar C 35lastic juga dapat ditentukan dengan rumus berikut:

C elastic= dengan syarat Celastis ≤2.5A

Dengan pengertian:

A adalah akselerasi puncak dibatuan dasar (g)

T adalah perioda alami struktur (detik);

S adalah koefisien tanah

Tabel koefisien tanah

S (Tanah teguh)

S (tanah sedang)

S (tanah lembek)

S1=1.0 S2=1.2 S3=1.5

Tabel 6 Akselerasi puncak PGA dibatuan dasar sesuai periode ulang

PGA(g) 50 tahun 100 tahun 200 tahun 500 tahun 1000 tahun Wilayah 1 0.34-0.38 0.40-0.46 0.47-0.53 0.53-0.60 0.59-0.67 Wilayah 2 0.29-0.32 0.35-0.38 0.40-0.44 0.46-0.50 0.52-0.56 Wilayah 3 0.23-0.26 0.27-0.30 0.32-0.35 0.36-0.40 0.40-0.45 Wilayah 4 0.17-0.19 0.20-0.23 0.23-0.26 0.26-0.30 0.29-0.34 Wilayah 5 0.10-0.13 0.11-0.15 0.13-0.18 0.15-0.20 0.17-0.22 Wilayah 6 0.03-0.06 0.04-0.08 0.04-0.09 0.05-0.10 0.06-0.11


3. Pengaruh Gaya Inersia

Gaya inersia diperhitungkan pada setiap unit getar rencana (vibration unit)

yang sesuaidengan anggapan struktur untuk periode alami (T) yang dibahas lebih

lanjut dalam sub bab 4.5.Perencanaan tahan gempa secara plastis (dengan

koefisien gempa horizontal rencana) dan secara elasto-plastis (dengan tingkat

daktilitas pilihan) menggunakan gaya inersia dalam dua arah horizontal yang

saling tegak lurus. Untuk perencanaan tumpuan juga ditinjau gaya inersia dalam

arah vertikal. Gaya inersia dalam dua arah horizontal bekerja umumnya dalam

arah sumbu jembatan dan arah tegak lurus sumbu jembatan. Tetapi bila arah

komponen horizontal tekanan tanah berlainan dengan arah sumbu jembatan dalam

perencanaan bangunan bawah, gaya inersia harus mengikuti arah komponen

horizontal tekanan tanah dan arah yang tegak lurus padanya (lihat Gambar 7).


Gambar 3 Arah gerakan gaya inersia

Gaya gempa dalam arah ortogonal dikombinasikan sebagai berikut:

Kombinasi beban 1: 100% gaya gerakan memanjang ditambah 30% gaya gerakan

melintang.

Kombinasi beban 2: 100% gaya gerakan arah melintang ditambah 30% gerakan

arah

memanjang.

5. Perumusan periode alami jembatan

Rumus periode alami ditentukan berdasarkan sistem dinamis dengan satu

derajat

kebebasan tunggal sebagai berikut:

T=2π


Dengan pengertian:

W adalah berat bangunan bawah jembatan dan bagian bangunan atas yang dipikul

(tf);

K adalah konstanta kekakuan (tf/m);

g adalah gravitasi (9,8 m/s2).

Bila gaya W bekerja dalam arah horizontal, deformasi simpangan horizontal δ

pada

bangunan atas menjadi sebagai berikut:

δ=

sehingga T= 2π = 2π = 2.01

Untuk menghitung periode ulang alami gempa pada jembatan tunggal

digunakan cara spectral moda tunggal.Didalam perhitungannya digunakan teori

getaran moda tunggal seperti dibawah ini:

Gambar 4 Model perhitungan periode alami (moda tunggal)


6. Deformasi Jembatan dengn interaksi pondasi

6.1 Deformasi jembatan

Dalam perhitungan periode alami, digunakan kekakuan yang menyebabkan

deformasi dalam struktur dengan/tanpa memperhitungkan interaksi tanah fondasi.

Deformasi δ (dalam Rumus 5) ditentukan sebagai berikut:

δ = δp + δ0 + θ0 h0

dengan pengertian:

δp adalah deformasi lentur dari badan bangunan bawah (m);

δ0 adalah simpangan lateral dari fondasi (m);

θ0 adalah sudut rotasi dari fondasi (radial);

h0 adalah tinggi terhadap permukaan tanah untuk gaya inersia bangunan atas (m).

Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang seragam, deformasi lentur δp

ditentukan sebagai berikut:

δ= +

dengan pengertian:

WU adalah berat bagian bangunan atas yang dipikul oleh bangunan bawah yang

ditinjau

(tf, kN);

Wp adalah berat badan bangunan bawah (tf, kN);

EI adalah kekakuan lentur badan bangunan bawah (tf.m2 atau kN.m2);

h adalah tinggi dari ujung bawah badan bangunan bawah terhadap kedudukan

gaya

inersia bangunan atas (m);


hp adalah tinggi badan bangunan bawah (m).

Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang tidak seragam atau berupa

portal

kaku, deformasi lentur δp ditentukan dengan memasukan berat bagian bangunan

atas dan

berat badan bangunan bawah dalam rumus berikut:

δp =

W merupakan berat ekuivalen (tf, kN) yang ditentukan sebagai berikut:

W = Wu + 0.3 Wp

Simpangan lateral δ0 dan sudut rotasi θ0 dari fondasi (lihat Gambar 11)

ditentukan sebagai

berikut:

δp =

θo =

Arr = K θX

Asr = Ky θx

Ass = Ky

Ars = Ky θx

Dimana:

H0 adalah gaya lateral pada permukaan tanah anggapan (tf, kN);

M0 adalah momen gaya luar pada permukaan tanah anggapan (tf.m, kN.m);


θx adalah sudut rotasi fondasi keliling sumbu x (rad);

Ky adalah konstanta pegas tanah dalam arah y (tf/m);

Kθx adalah konstanta pegas rotasi fondasi keliling sumbu x;

Kyθx adalah konstanta pegas dari fondasi akibat simpangan dalam arah y dan

rotasi keliling

sumbu x (tf);

Ass,Asr,Ars dan Arr merupakan konstanta pegas tanah yang tergantung pada jenis

fondasi

yaitu tipe fondasi langsung, sumuran atau tiang.


zθ

y

X

Gambar 5 Diagram Beban

6.2 Koefisien reaksi tanah

Koefisien reaksi tanah dasar (subgrade) diperoleh dari rumus berikut:

kHo = ED

kvo = ED

GD= V2SD


ED = 2(1+νD)GD

Dengan pengerttian:

kV0 adalah koefisien reaksi tanah dasar arah vertikal (kgf/cm3);

ED adalah modulus dinamis deformasi tanah (kgf/cm2);

νD adalah rasio Poisson dinamis tanah (~ 0,3-0,5);

GD adalah modulus geser dinamis tanah (kgf/cm2);

γt adalah berat isi tanah (tf/m3);

g adalah percepatan gravitasi (=9,8 m/s2);

VSD adalah kecepatan gelombang geser elastis tanah (m/s).

Dimana VSD untuk lapisan i diperoleh dari rumus berikut:

VSD = cv Vsi

Cv = 0.8(Vsi<300m/s)

Cv = 1.09(Vsi≥300m/s)

Dengan pengertian:

VSDi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata dari lapisan tanah i yang

digunakan untuk perhitungan pegas tanah (m/s);

Vsi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata untuk lapisan i sesuai

rumus 15 (m/s);

cv adalah faktor modifikasi berdasarkan regangan tanah.

Parameter dinamis ditentukan berdasarkan nilai parameter statis N (SPT) sebagai

berikut:

Vsi = 100 N11/3(1≤Ni≤25) lapisan kohesif

Vsi = 80 N11/3(1≤Ni≤50) lapisan kepasiran


dengan pengertian:

Ni adalah nilai N rata-rata (SPT) lapisan tanah ke-i;

i lapisan ke-i bila tanah dibagi dalam n lapisan dari permukaan sampai tanah

keras;

(nilai SPT tanah keras : N≥25 untuk tanah kohesif atau N≥50 untuk tanah

kepasiran).

6.3 Interaksi pondasi

Pondasi Tiang

Konstanta pegas tanah yang digunakan untuk perhitungan interaksi fondasi

tiang

adalah sebagai berikut:

Ky= nK1

KZ=nKVP

KØX=Nk4+KVP

KyØx=-nK2

KVP=ΑapEP/l

Dengan pengertian:

n adalah jumlah tiang;

yi adalah koordinat pangkal tiang pada kedudukan i;

K1,K2,K3,K4 adalah koefisien pegas tegak lurus sumbu tiang (tf/m,tf,tf,tf.m);

KVP adalah koefisien pegas aksial tiang (tf/m);

AP adalah luas netto tiang (m2);

EP adalah modulus elastis tiang (tf/m2);


L adalah panjang tiang (m);

α adalah koefisien sesuai rumus 20 atau 21.

Besaran α dapat ditentukan berdasarkan konstanta pegas dengan rumus berikut:

α = λ

γ =

λ = l

Dengan pengertian:

Ap adalah luas penampang netto tiang (cm2);

Al adalah luas penampang total tiang (cm2);

Ep adalah modulus elastisitas tiang (kg/cm2);

L adalah panjang tiang (cm);

V adalah panjang keliling tiang (cm);

ks adalah koefisien konstanta pegas reaksi tanah dasar ujung tiang

(kg/cm3);

Cs adalah modulus konstanta pegas geser permukaan tiang (kg/cm3).

Besaran α dapat dihitung dari rumus empiris:

Tiang pipa baja : α = 0.027 (l/D) + 0.2 ≈nilai 0.2 – 3.0

Tiang beton prategang: α = 0.041 (l/D) – 0.27 ≈ nilai 0.1 – 3


II.4 Pembebanan pada Jembatan

Berdasarkan RSNI T-02-2005 beban-beban yang mempengaruhi struktur

jembatan ada 4 (empat) menurut sumbernya yaitu:

• Beban tetap

• Beban lalu lintas

• Aksi lingkungan

• Aksi-aksi lainnya

II.4.1 Beban Tetap

Beban tetap adalah segala beban yang berasal dari berat sendiri jembatan atau

bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang

dianggap merupakan satu kesatuan yang tetap dengannya .Berikut beban tetap

yang dipikul oleh jembatan:

1. Berat Sendiri/Dead Load

Beban sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen

struktur ditambah dengan elemen non structural yang dianggap tetap.Faktor berat

beban sendiri dapat dilihat di RSNI T-02-2005.

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN K K

Biasa Terkurangi

Tetap Baja Aluminium 1.0 Beton Pracetak 1.0 Beton dicor ditempat 1.0 Kayu 1.0

1.1 1.2 1.3 1.4

0.9 0.85 0.75 0.7


Berat sendiri dari bagian bangunan adalah berat dari bagian tersebut dan

elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya. Termasuk dalam hal ini adalah

berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural,ditambah

dengan elemen non struktural yang dianggap tetap.

2. Beban Mati Tambahan/Super Imposed Dead Load

Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban

pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat

berubah selama umur jembatan.

Faktor beban untuk beban mati tambahan

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN K K

Biasa Terkurangi

Tetap Keadaan Umum 1.0 Keadaan Khusus 1.0

2.0 1.4

0.7 0.8

3. Pengaruh penyusutan dan rangkak

Pengaruh penyusutan dan rangkak harus diperhitungkan dalam perencanaan

jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari

jembatan.Apabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh muatan

lainnya, maka harga dari rangkak dan penyusutan harus diambil minimum

(misalnya: pada waktu transfer dari beton prategang.


Faktor beban akibat penyusutan dan rangkak

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN K K

Tetap 1.0 1.0

Pengaruh rangkak dan penyusutan harus diperhitungkan dalam perencanaan

jembatan-jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati

dari jembatan.ASpabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh

muatan lainnya,maka harga dari rangkak tersebut harus diambil minimum

(misalnya : pada waktu transfer dari beton prategang).

Pengaruh prategang

Prategang akan menyebabkan pengaruh sekunder pada komponen-komponen

yang terkekang pada bangunan statis tak tentu.Pengaruh sekunder tersebut harus

diperhitungkan baik pada batas layan ataupun batas ultimit

Prategang harus diperhitungkan sebelum (selama pelaksanaan) dan sesudah

kehilangan tegangan dan kombinasinya dengan beban-beban lainnya

Faktor Beban akibat engaruh prategang

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Tetap 1.0 1.0 (1.15 pada prapenegangan)


Tekanan tanah

Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat tanah yang

ditentukan berdasarkan kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser dalam

dan lain sebagainya.

JANGKA WAKTU

DESKRIPSI FAKTOR BEBAN K K

Biasa Terkurangi Tetap Tekanan Tanah Vertikal 1.0 1.25

(1)

Tekanan Tanah Lateral 1.0 1.0 1.0

1.25 1.40

0.8 0.7

Lihat penjelasan

1) Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat

tanah.Sifat-sifat tanah (kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser

dalam dan lain-lain sebagainya) bisa diperoleh dari hasil pengukuran dan

pengujian tanah;

2) Tekanan tanah lateral mempunyai hubungan yang tidak linier dengan

sifat-sifat bahan tanah.

Pengaruh tetap pelaksanaan

Merupakan beban yang muncul akibat metode dan urutan-urutan

pelaksanaan jembatan. Beban ini biasanya mempunyai kaitan dengan aksi-aksi

lainnnya seperti pra-penegangan dan berat sendiri. Dalam hal ini, pengaruh faktor

ini tetap harus dikombinasikan dengan aksi-aksi tersebut dengan faktor beban

yang sesuai. Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan diatur pada RSNI-T 02-

2005 5.4.3.


Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN K K

Biasa Terkurangi Tetap 1.0 1.25 0.8

II.4.2 Beban Lalu Lintas

− Beban lajur ‘D’

Beban lajur ‘D’ bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan

pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan

yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” yang bekerja tergantung pada lebar

jalur kendaraan itu sendiri.

Gambar 6 Beban Lajur


Faktor beban akibat beban lajur “D”

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN K K

Transien 1.0 1.8

− Beban Truck T

Pembebanan truck ‘T’ terdiri dari kendaraan truk semi trailer yang

mempunyai susunan dan berat As seperti tertulis dalam Gambar. Berat dari

masing-masing As disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang

merupakan bidang kontrak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as

tersebut bias diubah-ubah antara 4.0 sampai 9.0 m untuk mendapatkan pengaruh

terbesar pada arah memanjang jembatan.

Faktor beban akibat pembebanan truk “T”

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.8


Gambar 7

− Gaya Rem

Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu lintas harus diperhitungkan

sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan lantai

jembatan. Besarnya gaya rem diatur dalam RSNI-T 02-2005 6.7.

Faktor beban akibat gaya rem

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.8

− Pembebanan Pejalan Kaki

Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung

memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal. Trotoar pada

jembatan jaaln raya harus direncanakn untuk memikul beban per m2 dari luas

yang dibebani. Luas yang dibebani adaalh luas yang terkait dengan elemen


bangunan yang ditinjau.Untuk jembatan,pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki

jangan diambil secara bersamaan pada keadaan batas ultimit.

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.8

II.4.3 Aksi-Aksi Lingkungan

− Beban Angin

Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas.

Koefisien seret angin dan kecepatan angin rencana diatur dalam RSNI-T-02-

2005.7.6.

Faktor beban akibat beban angin

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.2

TEW = 0.0006* CW * (VW)2 Ab

Koefisien seret Cw adalah:


Tipe Jembatan Cw Bangunan atas massif b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d ≥ 6.0

2.1 1.5 1.25

Bangunan atas rangka 1.2 b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif

Jangka Waktu Faktor Beban Sampai 5 km dari pantai >5km dari pantai

Daya Layan 30 m/s 25 m/s Ultimit 35 m/s 30 m/s

II.5 Sambungan

Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi,pelat buhu)

dan alat pengencang (baut dan las).

II.5.1 Perencanaan Sambungan

Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari beban

terfaktor yang dihitung.Perencanaan sambungan harus memenuhi syarat berikut :

a) Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-

gaya yang bekerja pada sambungan.

b) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan

deformasi sambungan.

c) Sambungan dan komponen sambungan yang berdekatan harus mampu

memikul gaya-gaya yang bekerja padanya.


II.5.2 Perencanaan Sambungan Baut

Sambungan dengan menggunakan baut tegangan tinggi, mempunyai

kelebihan di dalam segi ekonomis dan penampilan dibandingkan penggunaan

paku keling.

II.5.3 Perencanaan Sambungan Las

Proses pengelasan merupakan proses penyambungan dua potong logam

dengan pemanasan sampai keadaan plastis atau cair dengan atau lain seperti las

tumpul, las sudut dan las pengisi.

Las tumpul

Las tumpul (groove weld) terutama dipakai untuk menyambung batang

struktur yang bertemu pada satu bidang.


Las Sudut

Las sudut (filled wild) bersifat ekonomis secara keseluruhan, mudah dibuat

dan mampu beradaptasi serta merupakan jenis las yang banyak diapakai

dibandingkan jenis las dasar lain.

II.6 Pondasi Tiang Pancang

Tiang Pancang adalah bagian konstruksi bangunan yang terbuat dari

kayu, beton dan atau baja yang digunakan untuk mentransmisikan /meneruskan

beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah didalam

massan tanah.

Untuk mendesain Pondasi Tiang Pancang mutlak diperlukan:

Data tentang tanah dasar

Daya dukung single pile/group pile

Analisa negative friction,karena negative skin friction

mengakibatkan beban tambahan

Untuk itu diperlukan pengujian sondir dan boring untuk memperoleh data

tanah, serta diperlukan perhitungan daya dukung berdasarkan metode

kalendering/pemancangan dan test pembebanan.

Secara umum pondasi tiang mempunyai ketentuan-ketentuan perencanaan

sebagai berikut:

Mampu meneruskan gaya-gaya vertikal yang bekerja padanya untuk

diteruskan kelapisan tanah pendukung/bearing layers.


Dengan adanya hubungan antara kepala-kepala tiang satu dengan lainnya

mampu menahan perubahan-perubahan bentuk tertentu kearah

mendatar/tegak lurus terhadap as tiang.

II.7 Dasar Perencanaan

Pondasi direncanakan dengan baik sehinga gaya luar yang bekerja pada

kepala tiang tidak melebihi gaya dukung tiang yang diijinkan, adanya gaya geser

negatif dan gaya-gaya yang lain (perbedaan tekanan tanah aktif dan pasif) juga

perlu diperhitungkan didalam merencanakan pondasi tiang pancang.

II.7.1 Pemilihan Tiang Pancang

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan didalam pemilihan tiang

pancang adalah:

a. Tipe tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri-ciri topografinya.

b. Jenis bangunan yang akan dibuat

c. Alasan teknis pada waktu pelaksanaan pemancangan

Tiang pancang dibagi atas dua kelompok yaitu:

1. Displacement pile, dimana dalam pemancangannya tidak dilakukan

penggalian tanah, melainkan terjadi pemindahan tanah disekitar tiang

yang diakibatkan oleh desakan tiang sewaktu pemancangan.

2. Replacement pile, dimana didalam pemasangan dilakukan penggalian

lebih dahulu yang dapat menggunakan berbagai cara dan peralatan,

kemudian ditempat galian diganti dengan bahan tiang pancang.


Didalam pemilihan tiang pancang juga perlu diperhatiakn kondisi

topografi tanah dasar, berikut adalah ciri topografi tanah dasar yang perlu

dipertimbangkan didalam pemilihan tiang pancang:

Kondisi permukaan/surface condition

Kondisi drainase/drainage condition

Adanya gangguan/obstructions

Kondisi bangunan disekeliling/adjacent structures

Bangunan kelautan/marine structures

II.7.2 Penentuan panjang tiang

Dalam menentukan panjang tiang harus dicakup faktor-faktor jenis dan

fungsi bangunan atas, mekanisme beban dan pelaksanaannya. Penentuan panjang

tiang didasarkan atas tumpuan ujung dan tumpuan geser, hal ini disebabkan

karena konstruksi bagian atas banyak ragamnya dan juga keadaan tanah banyak

macamnya. Apabila tiang geser dipakai pada tanah yang jelek maka penurunan

akan terjadi masalah.

Dengan memperhatikan luas dan macam bangunan atas, penggunaan tiang

geser masih dapat dipertimbangkan karena panjang tiang berpengaruh kepada

biaya konstruksi.

II.7.3 Perhitungan Daya Dukung Tanah

Tanah merupakan kumpulan partikel-partikel yang ukurannya dapat

mencakup rentang yang sangat luas. Sebagai pemikul utama beban struktur maka

diharapkan tanah ketika mengalami pembebanan tidak mengalami kegagalan

(shear failure) geser dan penurunan (settlement).Jikalaupun hal itu terjadi harus


berada pada batas yang dapat ditolerir. Karena kegagalan geser tanah dapat

menimbulkan distorsi bangunan yang berlebihan dan bahkan keruntuhan.

Penurunan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan struktural pada

kerangka bangunan.

II.7.4 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok

Daya dukung tiang kelompok dipengaruhi oleh lapisan tanah

dibawahnya.Pada tanah lempung dan tanah pasir, daya dukung tiang sangat

berbeda jauh, hal ini diakibatkan oleh nilai N dari tanah tersebut.

Daya dukung tiang tunggal akan sangat berbeda dibandingkan daya

dukung tiang kelompok khususnya pada tanah lempung. Didalam daya dukung

tiang geser kelompok pada lapisan lempung tidak sama dengan daya dukung tiang

secara individu dikalikan jumlah tiang dalam kelompok, melainkan akan lebih

kecil yang akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung.

Terzaghi dan Peck (1967) mendasarkan pendekatannya atas kekuatan

bahwa tiang-tiang dan tanah-tanah diantaranya merupakan satu kesatuan yang

akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung.

Gaya-gaya dukungnya dihitung dengan rumus:

Pkelompok = ab.Pf + 2 η (a + b) TS

Pf = qo = cNc + qNq + ½ γ BNγ

Ts = kekuatan geser rata-rata, untuk lapisan lempung jenuh –Ts

= ½ qu


Pemancangan tiang pada lapisan pasir akan menyebabkan perubahan

kepadatan lapisan di sekitarnya dan diantara masing-masing tiang sehingga akan

mempengaruhi penentuan gaya dukungnya.

Untuk menghitung gaya dukung tiang pada lapisan pasir dapat digunakan

rumus Mayerhof yang dimodifikasi oleh A.I.J (Architectural Institute of Japan):

Qa = 1/3 (tm)

Qa = gaya dukung yang diijinkan (ton)

Ap = (untuk pipa, D = diameter luas)(m2)

= B2 (untuk persegi,B = lebar) (m2)

= HB (tiang H, H = tinngi badan, L = lebar flens)

Yp = n D (untuk pipa) (m)

= 2B (untuk persegi) (m)

= 2 (H + B) (Tiang H) (m)

N =

II.7.5 Letak tiang

Letak tiang harus diperhitungkan dengan baik supaya beban yang diterima

oleh setiap tiang sama besarnya

Jarak minimum tiang pada umumnya dadalah dari masing-masing sumbu

tiang 2.5-3 x diameter tiang. Apabila jarak antara sumbu tiang < 2.5x diameter

tiang, maka pengaruh kelompok tiang akan cukup besar pada tiang geser,

sehingga daya dukung setiap tiang didalam kelompok akan lebih kecil dari daya

dukung tiang secara individu. Ini berarti bahwa efisiensi akan menurun, sehingga


kemampuan tiang tidak dapat dimanfaatkan semaksimal mungki. Sebaliknya

apabila jaraknya > 2.5x diameter tiang maka pengaruh kelompok tiang akan

cukup kecil.

≥2.5 a’3D

≥2.5 a’3D

1.25D untuk tiang pancang

Gambar 8 Perletakan Tiang

II.7.6 Perhitungan Beban Vertikal Ekivalen

Gaya vertikal hanya dipikul oleh tiangnya sendiri


II.8 Data Perencanaan

Data-data perencanaan yang diasumsikan penulis adalah jembatan yang

akan direncanakan adalah jembatan yang melewati sungai, dimana panjang sungai

sungainya adalah 20 m dan lebar melintang jembatan adalah 12 m. Jembatan yang

akan direncanakan adalah jembatan beton prategang yang tahan gempa. Fungsi

jalan adalah jalan ibukota kabupaten/jalan kelas I dengan medan datar, berada

pada wilayah gempa 3 berdasarkan peta gempa 2002, diamana kualitas beton yang

akan dipakai 35 Mpa, tegangan leleh baja fy = 250Mpa (Bj 41).


bab ii tinjauan pustaka -...

Documents