Download - STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
1. PERKEMBANGAN DAN APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
2. KARAKTERISTIK STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
3. PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK BIDANG
JALAN DAN JEMBATAN
4. PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN
PERKEMBANGAN & APLIKASISTRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Struktur plat baja yangkekakuan/kekerasannyadiperkuat oleh bentukbergelombang
Modulus plastisnya dapatmeningkat 10 hingga 50 kali(Rhee, 2014)
STRUKTUR BAJABERGELOMBANG
(CSS)
PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)
PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)
•Ditemukan & telah dipatenkanJames H. Watson1896
•struktur plat pipa bergelombangbesar telah dikembangkan &berhasil dirakit di lokasi proyek
•Diameter 8 – 18m dapat dibuat
1931
Seiring dengan berkembangnya lebardiameter & panjang CSS yang dapatdiproduksi dari tahun ke tahun,penggunaannya meluas tidak hanyaberfungsi sebagai saluran air ataufasilitas drainase saja
Proses dari Material Struktur Baja Bergelombang
Sumber: Posco & Pyungsan(2016)
Bahan Dasar menggunakan flat steel plate, SS400,SS490, SS540, dan SS590
PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)
Tipe Ketebalan (mm) Pitch (p) Depth (d) Max. Span Max. Lane SpanStandard 3.2~7.0 150mm 50mm 9m 6m
Deep 3.4~8.0 381mm 140mm 27m 24mExscor 3.4~9.0 500mm 237mm 35m 32m
Tipe Struktur Baja Bergelombang yang Telah Berkembang Hingga Saat Ini
Sumber: Posco & Pyungsan (2016)
PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTerowongan Jalan Jembatan
Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea
Jembatan Untuk Sungai
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGBangunan
Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea
Sumber: Chris Lawson, 2005
Jalan & Perlintasan Kereta Api
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Penanganan Longsoran
Ruang Terbuka Hijau
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG DI INDONESIAAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG DI INDONESIA
Jalan lintas atas jalan lingkar Tasikmalaya
Jalan lintas atas Sta. 3+152 Mrican-Kedung Mundu, Jangu-Kaligawe
Jalan lintas bawah Sta. 3+660 Jatingaleh-Krapyak, KejungBatu-Panjangan dan Sta. 5+275
Terbatas hanyauntuk bentang
hingga 9m
PERMASALAHAN KEMACETAN DI PERSIMPANGAN SEBIDANGPERMASALAHAN KEMACETAN DI PERSIMPANGAN SEBIDANG
1. Permasalahan di daerah perkotaan: Volume lalu lintas tinggi Persimpangan sebidang Keterbatasan lahan dan masalah
pembebasan lahan Perlintasan kereta api Ruang terbuka hijau terbatas
2. Permasalahan di daerah antar kota: Topografi perbukitan mengakibatkan
banyaknya galian tebing tinggi danpembangunan jalan mengikuti topografiperbukitan (masalah longsoran danketerbatasan lebar badan jalan) Perlintasan kereta api
Perlintasan Kereta Api
Persimpangan Sebidang
KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATASAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS
LINTAS ATASPADA
SIMPANGSEBIDANG
LINTAS ATASPADA
PERLINTASANKERETA API
PROTEKSIUNTUK
LONGSORANLERENGJALAN
Mengatasi permasalahan kemacetan pada daerahpersimpangan sebidang di daerah perkotaan
Tipikal Konflik pada Persimpangan Sebidang di Daerah Perkotaan
Tipikal Penanganan dengan Jalan Lintas Atas
KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Konsep aplikasi CSSsebagai JALAN LINTAS
KONVERSI MODELJEMBATAN KE MODEL
CSS
KONVERSI MODEL inimenghemat lebar
bentang, penggunaanbeton & kebutuhankedalaman fondasi
APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATASAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS
KARAKTERISTIKSTRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Profil CSS biasanyadigambarkan oleh pitch,kedalaman (depth) & radius
Profil Gelombang Struktur Baja (AISI, 1984)
TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGJenis-jenis Profil Struktur Baja Bergelombang (NCSPA, 2008)
SIFAT-SIFAT STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGSIFAT-SIFAT STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Deformasi ke atasTekanan tanah aktif
Pembebanan ke atasTekanan tanah pasif
Momen mencegahDorongan hanya pada struktur
Gaya-gaya yang Bekerja pada Struktur Baja BergelombangGaya-gaya yang Bekerja pada Struktur Baja Bergelombang
CSS merupakan strukturfleksibel yang kekuatanfungsinya bergantungpada interaksi tanah-
struktur
Faktor yang mempengaruhiinteraksi tanah-CSS• parameter struktural
(profil, ukuran dankekakuan)
• metode konstruksi• jenis material timbunan &
proses penimbunannya• pembebanan eksternal
Interaksi tanah-strukturdipastikan oleh:• kedalaman lapisan penutup
(overburden). Kedalamanpenutup minimal harusditaati.
• proses pemadatan tanahyang tepat selamakonstruksi.
MEKANISME KEGAGALAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGMEKANISME KEGAGALAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Di atmosfer, korosidapat diprediksiberdasarkankelembaban relatif,tingkat polusi & suhu.Di dalam tanah korositergantung padavariabel lokal, sepertikimia tanah dankandungan air/kualitastanah
Uji untuk korosivitas:> Kondisi pH> Resistivitas/tahanan> Pengukuran
konsentrasi ion klorida& sulfat pada materialtimbunan
KOROSI Kegagalan kompresicincin:> tekanan kompresi
dinding ijin terlampauikarena gaya tekanyang dihasilkan darikombinasi bebandesain
Kegagalan tekuk:> efek gabungan yang
berlebihan dari gayatekan kompresi &momen tekuk, yangmengakibatkanterbentuknya plastichinge
Kegagalan sambungan(connection):> hal ini dapat terjadi
pada sambungan bautmemanjang
KEGAGALANKEKUATAN
Tekanan tanah lateralyang tinggi yang bekerjapada CSS saatpenimbunan bertahapyang mengarah padapembentukan plastichinge terutama padabagian mahkota
Pada kondisi lapisanpenutup tipis, efekbeban kendaraan yanglebih besardibandingkan daritekanan pemadatanselama penimbunan
KEGAGALANKONSTRUKSI
Tingkat Korosif pH Resistivitas(ohm-cm)
Kondisi normal 5,8 – 8 > 2000
Agak korosif 5,0 – 5,8 1500 - 2000
Korosif < 5 < 1500
KONSEP DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGSecara garis besar terdapat 3 metode desain untuk struktur baja bergelombang,yaitu (Austroads, 2011):
Metode Kompresi Cincin(ring compression)
• Metode ini mengasumsikankompresi melingkar dalamstruktur baja bergelombangtanpa adanya tekuk
• metode ini mengizinkan desaintegangan berdasarkan gayadorong yang dihasilkan didinding sisi struktur
Metode Kondisi Batas(limit state method)
• Pendekatan desain:membandingkan teganganyang dihitung pada dindingdalam kompresi sebagai hasildari beban terfaktor pada dayadukung dinding
• Pada kondisi batas, terdapat 3kondisi yang harus diperiksa,yaitu:• kegagalan kompresi (buckling
failure);• kegagalan sambungan;• kombinasi tekuk dan
kompresi selama konstruksidan dalam pelayanantermasuk penanganan selamakonstruksi
MetodeAnalisis Elemen Hingga(finite element analysis,
FEA)
• pemodelan numerik untukmensimulasikan kondisistruktur sesungguhnya olehmodel matematika denganmendiskritkan struktur menjadisejumlah elemen kecil danmenghubungkannya melaluihubungan matematis
• Hasil dari analisis FE bisa dalambentuk tegangan, regangan,momen dan deformasi.
DURABILITAS STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGDURABILITAS STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGCSS sangat rentan terhadap korosi, lapisan tahan korosi harus diberi agar mempunyai durabilitas atauumur layan yang panjang.
Material Pelapis Estimasi Umur Layan Kondisi Lingkungan
TingkatAbrasi
Maksimumdari FHWA
Galvanis Rata-rata 50 tahun
6 < pH < 102000 < r < 10000
Kesadahan air(>50 ppm CacO3)
Level #2
Aluminized tipe 2(ALT2) Minimum 75 tahun 5 < pH < 9
r > 1500 Level #2
Pelapis polimer*
Minimum 100 tahun 5 < pH < 9r > 1500
Level #3Minimum 75 tahun 4 < pH < 9r > 750
Minimum 50 tahun 3 < pH < 12r > 250
r = resistivitas, unit = ohm-cm, pelapis polimer 0.010 pada setiap sisi
Klasifikasi900 g/m2
Formula untuk prediksi umurlayan dari udaraLaju korosi seng
(g/m2/tahun)Umur Layan
(tahun)Area pantai 12.3 65.8
Umur layan =90%Area pinggiran kota(suburban) 6.7 120.9
Daerah perkotaan 15.9 50.9
Estimasi Umur Layan Material Struktur Baja Bergelombang/CMP (NCSPA, 2008)
Formula Estimasi Umur Layan (Pyungsan SI, Ltd.)
PERENCANAAN TEKNOLOGICORRUGATED-MORTAR PUSJATAN
PERSYARATAN PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGUNTUK BIDANG JALAN DAN JEMBATANPERSYARATAN PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGUNTUK BIDANG JALAN DAN JEMBATAN
• Permen PU No. 19tahun 2011
PersyaratanTeknis & Kriteria
PerencanaanJalan sertaBangunan
Pelengkap Jalan
• Standar PerencanaanGeometrik untuk JalanPerkotaan tahun 1992(BM)
• Tata Cara PerencanaanGeometrik Jalan AntarKota tahun 1997 (No.038/TBM/1997)
PersyaratanPerencanaan
Geometri untukPersimpanganTidak Sebidang
• Rambu lalu lintas, markajalan, kerb, trotoar,pengaman tepi
• Mengacu pada aturan dariKemenPUPR & Kemenhub
PersyaratanPerlengkapan
Jalan
• Peraturan Pemerintah No.27 Tahun 1999
• Untuk bidang jalan,mengacu pada PedomanUmum PengelolaanLingkungan Hidup BidangJalan (Bina Marga, 2009)
PersyaratanPerencanaanPengelolaan
Lingkungan Hidup
• Canadian Highway BridgeDesign Code, CHBDC
PersyaratanDesain Struktur
BajaBergelombang
• Profil struktur bajabergelombang yang telahterpasang
• Fasilitas pelengkap di bagiandalam & bagian atasstruktur baja bergelombang
• Kondisi lingkungan sekitarkonstruksi struktur bajabergelombang
PerencanaanLanskap Lintas
AtasMenggunakanStruktur Baja
Bergelombang
PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Kriteria batas (limit states)
Perencanaan struktur baja bergelombang harus didasarkan pada pendekatankondisi batas (limit states). Faktor tahanan digunakan dengan konsep lebih besar
dibandingkan total beban terfaktor.
Komponen struktur bergelombang harus didesain untuk memenuhi kriteria batasultimit, kriteria batas kemampulayanan dan kriteria batas fatik dengan mengacu
pada Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC, 2006)
Metode analisis elastis (elastic) dilakukan untuk mengevaluasi perilaku struktur danuntuk menentukan respon struktur dan komponen struktur pada semua kondisi
batas
Faktor bebanBeban dan faktor beban yang digunakan mengacu pada Rancangan Standar Nasional
Indonesia Pembebanan untuk Jembatan (RSNI T-02-2005).
LANGKAH-LANGKAH DALAM MELAKUKAN KAJIAN GEOTEKNIKTERHADAP STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Mulai
Kajian Bidang Geoteknik
Evaluasi Parameter Desain:1. Parameter tanah dasar2. Parameter fondasi3. Parameter struktur baja
bergelombang4. Parameter timbunan
Penentuan Konsep ModelDan dimensi Overpass Awal
Evaluasi Kehandalan: Struktur Daya Dukung Stabilitas Global
Finalisasi Konsep ModelStruktur Baja Bergelombang
Selesai
Tidak Sesuai
Sesuai
PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPertimbangan geoteknik Persyaratan gempa
Kriteria desain seismik untuk struktur bajabergelombang adalah sama dengan kriteria untuk
jembatan konvensional, yaitu dengan periodeulang 1000 tahun (7% dalam 75 tahun) mengacupada RSNI 2833:201x. Komponen vertikal rasiopercepatan gempa yang digunakan mengacupada Canadian Highway Bridge Design Code
(CHBDC, 2006)
Kerusakan pada struktur diakibatkan olehdeformasi berlebih tanah, tanah pada fondasipada saat terjadi kejadian gempa harus pula
dipertimbangkan pada perencanaan.
Spesifikasi
Pedoman
Material Ringan Mortar-Busa
"foamed embankment mortar" atau 'highgrade soil' dengan keunggulan dankegunaan :• Beratnya ringan dan kekuatan cukup tinggiuntuk subgrade dan fondasi perkerasan jalan
• Berat isi dan kuat tekan tanah campuran dapatdirencanakan sesuai keinginan sehingga dapatmengurangi tekanan lateral tanah pada suatustruktur bangunan abutment fondasi jembatanatau mengurangi berat timbunan.
• Tahan terhadap perubahan karakteristikpropertis akibat proses kimiawi maupun fisikdan memiliki daya dukung kekuatan selamamasa konstruksi pelaksanaannya serta memilikidaya dukung kekuatan yang cukup memadaisebagai pondasi perkerasan jalan.
AIR
AGREGAT (PASIR)
BUSA (FOAM AGENT)
SEMEN
KRITERIA MATERIAL RINGAN MORTAR-BUSA
Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai densitas (density) dari material campuranatau mortar tersebut mempunyai berat isi 5-12 kN/m³.
Mempunyai nilai flow (flowability), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaandilapangan, nilai flow berkisar 180±20 mm.
Mempunyai kemudahan pelaksanaan, dapat memadat sendiri karena berperilaku sepertimortar beton dimana material campuran tersebut mengeras sesuai dengan waktupemeraman (curring) yang ditetapkan.
Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya,misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 1000 kN.
Kriteria Material Ringan Mortar-Busa
Densitas kering maksimum(gr/cm3)
Kuat tekan minimumkPa kg/cm2
0,8 2000 20
Densitas kering maksimum(gr/cm3)
Kuat tekan minimumkPa kg/cm2
0,6 800 8
Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari ) Material Ringan Lapis Fondasi atau Base (Kemen. PU, 2011)
Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari) Material Ringan Lapis Fondasi-Bawah atau Subbase (Kemen. PU, 2011)
PENGUJIAN
flow (flowability) flow berkisar 180±20 mm
PENGUJIAN UJI TEKAB BEBAS MINUMUN (UCS)Foam (busa)
CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG
Peta Situasi dan Gambaran Alinyemen Vertikal dan Horisonal Lintas Atas
CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG
Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Besar, Ø 21 mBentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Besar, Ø 21 m
Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Ø 9 mBentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Ø 9 m
Tipikal Profil Melintang Lintas AtasTipikal Profil Melintang Lintas Atas
CONTOH APLIKASI CSS PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CSS PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG
LANSEKAP 3DLANSEKAP 3D
PERENCANAANINSTRUMENTASI & PEMANTAUAN
PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUANPERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN
Monitoring & evaluasi diperlukan untuk menilai kinerja dari struktur yang telah direncanakan
Kinerja struktur dipantau melalui beberapa instrumen yang dipasang baik itu pada strukturmaupun di luar struktur
Kinerja struktur yang diamati adalah penurunan yang terjadi & besarnya momen tekuk yang terjadipada dinding CSS terhadap pembebanan yang diberikan
Earth Pressure CellInstrumen yang dapat
memberikan data sejarahpembebanan selama
konstruksi berlangsungmaupun ketika jalan sudah
beroperasi
Strain Gagesinstrumen yang dapat
mengukur besarnya reganganyang terjadi pada dinding CSS
seiring dengan pemberianbeban yang dilakukan
Titik ReferensiPengamatan Dinding
(BM)acuan pengamatan untuk
mengamati penurunan titikreferensi maupun deformasi
dinding CSS pada arahvertikal/horizontal
Reflective TapeAlat untuk mengetahui
deformasi yang terjadi padadinding arah
vertikal/horizontal terhadaptitik kontrol Bench Mark (BM)
Beberapa instrumentasi untuk penilaian kinerja CSS
PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUANPERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN
Skema Pengukuran Deformasi Dinding Struktur Baja Bergelombang dengan Menggunakan Alat Total Station
Klasifikasi Deformasi Izin
Struktur baja bergelombang standar Kurang dari 5% dari tinggi (rise) struktur
Struktur baja bergelombang bawah permukaan Kurang dari 2% dari tinggi (rise) struktur
Standar Deformasi Izin (Pyungsan SI, Ltd.)