its-paper-27650-3110105030-paper.pdf

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

1

Abstrak— Pada perencanaan jembatan busur baja dalam tugas ahkir ini dijelaskan mengenai uraian proses perencaaan jembatan busur khususnya yang menggunakan rangka baja sebagai pemikul utamanya. Pada proses pendahuluan, diawali dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan masalahnya, tujuan perencanaan, batasan masalah hingga manfaat dari dibangunnya jembatan tersebut. Kemudian dijelaskan perihal dasar-dasar perencanaan dengan pedoman yang digunakan yaitu BMS 1992 (BDM dan PPTJ) dan AISC-LRFD.

Dari data yang ada, direncanakan bentang total jembatan sebesar 180m dengan 2 lajur kendaraan, masing-masing selebar 4.5m. kemudian dilakukan preliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi jembatannya. Tahap awal perencanaan adalah perencanaan bangunan atas yang terdiri dari lantai kendaraan dan trotoar, gelagar memanjang dan gelagar melintang, kemudian kontruksi pemikul utama. Analisa dengan program dilakukan setelah diketahui beban-beban yang bekerja pada kontruksi tersebut untuk mendapatkan gaya-gaya yang bekerja. Khususnya untuk kontruksi pemikul utama dan kontruksi sekundernya. Setelah gaya-gaya tersebut diketahui besarnya maka dilakukan perhitungan kontrol penampang dan perhitungan sambungan. Selanjutnya, dilakukan perencanaan perletakan, bangunan bawah dan pondasi

Kata Kunci— Jembatan busur rangka baja.

I. PENDAHULUAN Kabupaten Bojonegoro merupakan salah satu daerah di

Jawa Timur yang memiliki pertumbuhan perekonomian dan mobilitas yang sangat pesat .Sehingga pemerintahan kabupaten Bojonegoro mengupayakan pembangunan sarana dan prasarana transportasi yang mendukung. Hal ini perlu dilakukan untuk memperlancar hubungan antar satu daerah atau lebih ke daerah yang lain di Kabupaten Bojonegoro.Kecamatan Kasiman dan kecamatan Padangan merupakan titik penghubung antara kecamatan yang lain, akan tetapi ke dua kecamatan ini dipisahkan oleh sungai Bengawan Solo.

Karena itu perlu adanya pembangunan jembatan sebagai penghubung antara kecamatan Kasiman dan Padangan untuk mendukung perekonomian dan mobilitas antar daerah di Bojonegoro. Untuk mendapatkan suatu desain jembatan yang baik dan memenuhi persyaratan keamanan dan kenyamanan seperti yang sesuai dengan peraturan yang berlaku, maka perlu didesain dimensi serta kebutuhan tulangan plat, balok, tiang sandaran, pilar, abutment dan bagian jembatan lainnya yang sesuai dengan prosedur yang ada pada peraturan yang berlaku. Jembatan Kasiman-Padangan pada tugas akhir ini didesain ulang menggunakan metode busur rangka batang. Jembatan ini memiliki panjang total 180 m dan lebar 9m yang terbagi menjadi 3 bentang. Bentang terpanjang adalah bentang tengah yaiu 130m dan dua bentang yang lain masing-masing 25m

II. METODOLOGI

A. Diagram Alir Metodologi Dalam perencanaan struktur Jembatan Kasiman dimulai

dengan pengumpulan data-data dan literature yang digunakan. Selanjutnya dilakukan perencanakan desain awal jembatan,Pembebanan jembatan dan analisa struktur jembatan. Untuk mengetahui kekuatan dan kestabilan stuktur perlu di lakuakan kontrol,. Agar dimengerti, maka desain jembatan dituangkan kedalam penggambaran hasil desain.

Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan Kasiman Bojonegoro Dengan Busur Rangka

Baja Andreanus Deva C.B, Djoko Untung, Ir.Dr.

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]

start

Mendesain lay out awal jembatan

Merencanakan dimensi awal jembatan1. Menentukan tinggi penampang2. Menentukan lebar jembatan

Menentukan pembebanan jembatan :1. Beban mati2. Beban hidup3. Beban angin4. Beban gempa

Analisa struktur1. Analisa tegangan terhadap beban-beban2. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja3. Pemodelan struktur dengan program SAP 2000

Kontrol kestabilan struktur :1. Kontrol tekuk2. Kontrol geser3. Kontrol lendutan

Pengumpulan data dan literature :1.Data umum jembatan, data eksisting, data tanah.2.Buku-buku yang berkaitan.3.Peraturan-peraturan yang berkaitan.


2

III. ANALISA DAN HASIL

A. Rencana jembatan modifikasi Perencanaan awal jembatan yang menggunakan metode

pratekan yang mempunyai 5 span dan 4 pilar.Maka

jembatan direncanakan ulang dengan metode jembatan

busur rangka baja dengan pilar yang tidak menggangu

aliran sungai.Data jembatan modifikasi adalah:

• Panjang jembatan : 180 meter

• Lebar jembatan : 11 meter

• Lebar lantai kendaraan : 9 meter

• Struktur utama : Baja BJ-50

B. Pemilihan jenis struktur Pemilihan jenis struktur busur rangka baja dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain :

1. Panjang jembatan Jembatan busur mampu digunakan untuk bentang hingga 600 meter. Maka jembatan busur dapat digunakan pada jembatan Kasiman denagan bentang 180 meter.

2. Tipe jembatan busur Dalam perencanaan jembatan Kasiman akan menggunakan tipe jembatan a half-through arch bridge atau tipe jembatan dengan lantai kendaraan berada di antara busur.

3. Estetika atau keindahan Jembatan busur memiliki bentuk yang indah. Sehingga akan enak dipandang dibandingkan dengan jembatan tipe lain.

C. Perencanaan Rangka Batang Selain harus memiliki kekuatan yang cukup, rangka batang juga harus memiliki tinggi lengkung busur yang

f = 24 m → syarat : 51

Lf

61

≤≤ (A. Hool & W.S. K)

: 51

11061 22

≤≤

: 0.167 ≤ 0.2 ≤ 0.2 ....OK

h= 5.2 m → syarat : 251

Lh

401

≤≤ (A. Hool & W.S K)

: 251

1101 3

40≤≤

: 0.025 ≤ 0.027 ≤ 0.04 ....OK

D. . Batang Penggantung Panjang dari batang penggantung dicari dengan

menggunakan pendekatan persamaan sumbu geometrik busur dapat dilihat pada gambar 1 Dengan program Autocad didapat Panjang Penggantung sebagai berikut :

Gambar 1 Konstruksi Pemikul Utama

Tabel 1 Panjang Penggantung

E. Konstruksi Busur Dengan menggunakan Program Autocad didapat

bentuk geometri busur dengan nilai x dan y, dan Δ Sn didapat dari persamaan sebagai berikut : Δ Sn = 22 ΔX)'1Y'(Y nn +−

−

1211109

87

654321

13

0

12 11 109

87

6 5 4 3 2 1

13

0

Not OK

Perencanaan struktur bawah jembatan1. Perencanaan kepala jembatan dan penulangannya2. Perencanaan pondasi

Finish

Apakah profil memenuhi kontrol tekuk, geser dan lendutan?

OK

Penggambaran hasil desain

Frame X Y

13 0 0

12 5 0

11 10 3.83

10 15 7.33

9 20 10.5

8 25 13.33

7 30 15.83

6 35 18

5 40 19.83

4 45 21.33

3 50 22.5

2 55 23.33

1 60 23.83

0 65 24 24.000

18.000

19.830

21.330

22.500

23.330

23.830

panjang t

0.000

0.000

3.830

7.330

10.500

13.330

15.830


3

Tabel 2 Persamaan Parabola Busur

BUSUR ATAS

BUSUR BAWAH

Tabel 3

Berat Busur Pada Titik Buhul

BUSUR ATAS

BUSUR BAWAH

Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m)13 0 0.000

12-13 406.76 5.00012 5 0.000

11-12 406.76 6.29811 10 3.830

10-11 406.76 6.10310 15 7.330

9-10 406.76 5.9209 20 10.500

8-9 406.76 5.7458 25 13.330

7-8 406.76 5.5907 30 15.830

6-7 406.76 5.4516 35 18.000

5-6 406.76 5.3245 40 19.830

4-5 406.76 5.2204 45 21.330

3-4 406.76 5.1353 50 22.500

2-3 406.76 5.0682 55 23.330

1-2 406.76 5.0251 60 23.830

0-1 406.76 5.0030 65 24.000

Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m)13 0 0.000

12-13 406.76 6.40312 5 4.000

11-12 406.76 6.29811 10 7.830

10-11 406.76 6.10310 15 11.330

9-10 406.76 5.9209 20 14.500

8-9 406.76 5.7458 25 17.330

7-8 406.76 5.5907 30 19.830

6-7 406.76 5.4516 35 22.000

5-6 406.76 5.3245 40 23.830

4-5 406.76 5.2204 45 25.330

3-4 406.76 5.1353 50 26.500

2-3 406.76 5.0642 55 27.300

1-2 406.76 5.0251 60 27.830

0-1 406.76 5.0030 65 28.000

Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) gn(kg)13 0 0.000

12-13 406.76 5.000 1,596.53312 5 0.000

11-12 406.76 6.298 2,011.09711 10 3.830

10-11 406.76 6.103 1,948.81710 15 7.330

9-10 406.76 5.920 1,890.3629 20 10.500

8-9 406.76 5.745 1,834.5248 25 13.330

7-8 406.76 5.590 1,784.9787 30 15.830

6-7 406.76 5.451 1,740.4086 35 18.000

5-6 406.76 5.324 1,700.1065 40 19.830

4-5 406.76 5.220 1,666.8294 45 21.330

3-4 406.76 5.135 1,639.6603 50 22.500

2-3 406.76 5.068 1,618.3812 55 23.330

1-2 406.76 5.025 1,604.5161 60 23.830

0-1 406.76 5.003 1,597.4910 65 24.000

Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) gn(kg)13 0 0.000

12-13 406.76 6.403 2,044.56012 5 4.000

11-12 406.76 6.298 2,011.09711 10 7.830

10-11 406.76 6.103 1,948.81710 15 11.330

9-10 406.76 5.920 1,890.3629 20 14.500

8-9 406.76 5.745 1,834.5248 25 17.330

7-8 406.76 5.590 1,784.9787 30 19.830

6-7 406.76 5.451 1,740.4086 35 22.000

5-6 406.76 5.324 1,700.1065 40 23.830

4-5 406.76 5.220 1,666.8294 45 25.330

3-4 406.76 5.135 1,639.6603 50 26.500

2-3 406.76 5.064 1,616.8392 55 27.300

1-2 406.76 5.025 1,604.5161 60 27.830

0-1 406.76 5.003 1,597.4910 65 28.000


4

F. . Perhitungan sambungan Alat sambung yang digunakan adalah baut mutu tinggi (HTB) yang perencanaannya berdasarkan AISC – LRFD. • Kekuatan geser baut (LRFD 13.2.2.1 ) Vd = φf x Vn Dimana → Vn = r1 x b

uf x Ab Keterangan : r1 = Untuk baut tanpa ulir pada bidang

geser ( =0.5 ) r1 = Untuk baut dengan ulir pada bidang

geser ( =0.4 ) φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur

( =0.75 ) buf = Tegangan tarik putus baut.

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir.

• Kekuatan tumpu (LRFD 13.2.2.4 ) Rd = φf x Rn Dimana → Rn = 2,4 x db x tp x fu Keterangan : φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur ( = 0.75 ) db = Diameter baut nominal pada daerah tak berulir. tp = Tebal pelat. fu = Tegangan tarik putus yang terendah dari baut

atau pelat.

G. . Perhitungan Abutment

Gambar 2 Struktur Bangunan Bawah Data Tanah Urug : µ = 30° C = 0

'γ sat = 1,82 t/m 'γ tanah = 1,72 t/m

a. Tegangan tanah

Dari data tanah didapatkan :

tanahγ = 1.72 t/m3 ; θ = 300 c = 0

'γ = satγ – w

γ

= 1.82 – 1.00 = 0.82 t/m3 • Koefisien tekanan tanah aktif menggunakan persamaan

: Ka = tan2 ( 450 – φ/2) Ka = tan2 (450 – 30/2) = 0.33

• Beban lalu – lintas eqivalent dengan beban tanah urugan setebal 0,6 meter

σV’ = zxγ tanah • Tegangan horisontal tanah :

haσ = Kac2-Kaxσ

v

• Gaya tekanan tanah aktif per satuan lebar dinding Ea = Luas diagram tekanan tanah aktif =

haiσ x hi

Akibat beban lalu – lintas untuk tanah dibawahnya : Ea1 = Htot x (H1 x tanahγ x Ka) = 12.50 x (0.6 x 1.72 x 0.33) = 3.66 t/m Akibat urugan tanah Ea2 = 0.5 H2 x (H2 x tanahγ x Ka)

= x21

12.50 x (12.50 x 1.72 x 0.33)

= 32.78 t/m ΣEa = Ea1 + Ea2 = 36.44 t/m Abutment selebar 12 m, maka : ΣEa = 36.44 x 12 = 546.6 ton Letak resultan gaya tekanan tanah dari O :

z =36.44

50.2131x78.2350.12

21x66.3

+

= 3.76 m → dari dasar abutment Momen pada titik dasar abutment : Mo = (Ea1 .0,5h)+(Ea2 . (h1 – 1/3 h2 )) = (3.66 x 5.375)+(32.78 x 3.583) = 137.123 tm/m = 2056.85 tm (momen selebar 12 meter)

Ea1

Ea2

beban q setara urugan t:60cm


5

H. Kontrol stabilitas • Kontrol terhadap guling (overtuning)

Σ Mguling = 2056.85 tm Σ Mpenahan = 3214.03 tm

SF = gulingMΣ

penahanMΣ ≥ 1.5

SF = 2056.85

3214.03 ≥ 1.5

= 1.56 ≥ 1.5 → OK! • Kontrol terhadap geser

Faktor keamanan terhadap geser

SF = geser gaya

ngayapenaha ≥ 1.5

SF = P

tgδ.W ≥ 1.5

Dimana : W = Komposisi vertikal dari R = Wt (dead load) + Wabutment + tanah = 1866949.86 kg + (145683.20 x 12) = 4398131.74 kg = 4398.13 ton P = Komposisi horizontal dari R ( ΣEa tanah ) = 452.75 ton δ = Faktor lekatan/hambatan antara tanah dan pondasi = 300 (Terzaghi & Peck untuk mtanah lempung)

SF = 452.75

439.81 030tg.

= 4.59 ≥ 1.5 → OK!

• Kontrol terhadap daya dukung Σ Momen = Σ Momen penahan – Σ Momen guling = 3252.384 – 2056.85 = 1195.53 tm Σ Wtotal = WDead Load + W(abutment + tanah) = 1866949.86 kg + (145683.20 x 12) = 4398131.74 kg = 4398.13 ton Tegangan tanah :

admq = AV

= 12)x(10

4398.13 = 36.05 t/m2

Cek daya dukung tanah : Lapisan tanah di dasar pondasi pada kedalaman – 9.0 m Pasir Berlanau γsat = 1.87 t/m3 ∅ = 0 0 C = 1.0 Untuk ∅ = 0 0 didapat : Nc = 5.14 ; Nγ = 0 ; Nq = 1.00 ; Nq/Nc = 0.20 (dari tabel Terzaghi) Pondasi menggunakan pondasi bentuk bujur sangkar : qL = )4.0()()3.1( γγ NBNqqNcc ×××+×+××

= )01087.14.0()028.193.23()14.50.13.1( ×××+×+××

= 6.68 + 24.6 + 0 = 31.28 t/m2

SF = adm

L

qq

= 36.0531.28

= 0.87 < 3 → Not OK ..... (Pakai tiang pancang)

I. Kesimpulan Dari hasil perencanaan yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Dimensi melintang lantai kendaraan lengkap dengan trotoar adalah 11 m untuk jalan 2 jalur 2 arah. Tinggi fokus busur adalah 24 m.

2. Pelat lantai kendaraan komposit, dengan tebal pelat beton bertulang 250 mm. Tulangan terpasang arah melintang D16-200 dan arah memanjang D13-250.

3. Gelagar memanjang WF 400.200.12.19 melintang WF 900.400.16.38 dengan BJ 55, lendutan 0.00132 m (UDL+KEL) dan 0.00495 m (T) ≤ 0.01375 m (Yijin).

4. Struktur utama busur berupa profil WF 500x500x19x32 , Rangka busur menggunakan profil WF 500x200x6x9 (diagonal), profil WF 500x350x12x16 (Vertikal) dan Batang tarik menggunakan WF 500 x 200 x 9 x 16.

5. Struktur sekunder berupa ikatan angin atas dengan dimensi profil yaitu WF 250 x 250 x 6 x 9 (diagonal), &Horizontal),ikatan angin pada lantai kendaraan menggunakan profil WF 350x350x12x16 , sedangkan untuk dimensi portal tengah dan portal akhir berupa profil WF 500x500x19x32 dengan menggunakan mutu baja BJ 55.

6. Perletakan berupa perletakan sendi dan rol. 7. Konstruksi abutment berupa dinding penuh setebal

2.8 m selebar 12 m untuk mendukung bentang 180 m yang ditumpu pondasi tiang pancang beton dengan diameter 0,6 m dengan kuat tekan K600, sebanyak 24

DAFTAR PUSTAKA [1] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005. Standar

Pembebanan Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[2] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-03-2005. Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[3] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-12-2004. Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[4] Bridge Design Manual Bridge Management System (BMS). 1992. Departemen Pekerjaan Umum Dirjen Bina Marga.


6

[5] Chen, Wai-Fah, Duan, Lian. 2000. Bridge Engineering Handbook. Boca Raton. London

[6] Troitsky, M. S. 1994. Planning and Design of Bridge. John Wiley & Sons, Inc. New York

[7] Andreanus deva. 2013. Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan Kasiman Bojonegoro Dengan Busur Rangka Baja. Surabaya

its-paper-27650-3110105030-paper.pdf

Documents