kajian perilaku jembatan gelagar beton pratekan …

KAJIAN PERILAKU JEMBATAN GELAGAR BETON PRATEKAN TIPE KANAL TEGAK TERHADAP PEMBEBANAN STATIS

Gilang Bhisma Pratama1,* dan Heru Purnomo1

1Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

Email: [email protected]

ABSTRAK Jembatan beton pratekan tipe kanal tegak adalah salah satu konsep inovasi jembatan yang berkembang dalam 10 tahun terakhir ini. Bentuk gelagar yang menyerupai huruf U dan diperkuat dengan tendon prategang menjadikan jembatan ini sebagai salah satu alternatif desain untuk jembatan kereta api dan jalan raya. Untuk menerapkannya di Indonesia perlu adanya kajian perilaku jembatan tersebut. Dalam kajian ini dilakukan peninjauan respon jembatan terhadap pembebanan statis yang meliputi lendutan, gaya normal, momen lentur dan tegangan. Model jembatan sesuai dengan jembatan kereta api eksisting yaitu Jembatan Villupuram di daerah Tamil Nadu, India. Hasil kajian ini dibandingkan dengan pemodelan oleh Vurugonda Raju maupun hasil percobaan lapangan oleh Devdas Menon dari Indian Institute of Technology Madras di Chennai-India serta membandingkannya dengan peraturan yang ada di Indonesia. Dengan bantuan perangkat lunak komputer berbasis Metode Elemen Hingga, dikaji respon jembatan dengan menggunakan simulasi parametrik berupa variasi mutu beton, umur jembatan dan kelembapan relatif lingkungan. Pada titik tinjau di tengah bentang, lendutan akan semakin berkurang diikuti dengan tegangan serat atas beton yang semakin bertambah dan tegangan serat bawah beton yang semakin berkurang apabila mutu beton yang digunakan dan kelembapan relatif lingkungan semakin tinggi. Di sisi lain semakin bertambah umur jembatan, lendutan akan semakin bertambah diikuti dengan berkurangnya tegangan serat atas beton dan bertambahnya tegangan serat bawah beton. Kata kunci : Beban statis; gelagar U; jembatan beton; percobaan lapangan; prategang

ABSTRACT

U-girder prestressed concrete bridge is a new concept of bridge innovation developed in the last 10 years. U-shaped girder strengthened with prestressed tendons makes this type of bridge as one of the alternatives in railway and highway bridges design. In order to apply it in Indonesia, more study of the bridge behaviours are needed. In this study, the bridge responses due to static loading such as deflection, normal force, bending moment and stress are studied. The bridge model is based on the real model of Villupuram Bridge in Tamil Nadu,India. The results are then compared with those obtained from the model of Vurugonda Raju and the field experiment result from Devdas Menon, both are from Indian Institute of Technology Madras in Chennai-India; and later with the Indonesian codes. Using a software which is based on Finite Element Method, the bridge responses upon parametric simulations such as variation of concrete quality, concrete age and relative humidity are studied. At bridge middle span, if the grade of concrete and relative humidity of environment are high, deflection is smaller followed with increasing upper fiber stress and decreasing lower fiber stress. On the other side, as the age of structure increases, the deflection is higher followed with decreasing upper fiber stress and increasing lower fiber stress. Key words : Static loading; U-girder; concrete bridge; field experiment; post-tensioned

Kajian perilaku…, Gilang Bhisma Pratama, FT UI, 2013

PENDAHULUAN

Jembatan adalah salah satu bentuk konstruksi tertua yang pernah ada di dunia dan

dibangun untuk memenuhi kebutuhan manusia melakukan perpindahan dari satu tempat

menuju tempat lain baik di darat maupun antar daratan yang melalui rintangan alam berupa

jurang, laut dan sebagainya. Jembatan melalui tahapan evolusi dari bentuk sederhana yaitu

balok kayu yang tumbang sebagai alat untuk menyeberang sungai, hingga jembatan rangka

dari baja maupun jembatan gantung di era dewasa ini. Seiring dengan perkembangan jaman,

peran jembatan juga berevolusi. Tidak hanya menjadi sarana penghubung antar wilayah saja,

namun juga memegang peran penting dalam sistem transportasi di dalam suatu wilayah.

Jembatan adalah elemen kunci dalam sistem transportasi untuk tiga alasan: dapat

mengendalikan kapasitas sistem transportasi, memiliki biaya tinggi per mil dari sistem, dan

jika jembatan runtuh, sistem transportasi akan runtuh [5].

Jembatan memiliki dua bagian utama, yaitu bagian dek jembatan dengan beraneka jenis

gelagar dan bagian pier atau penyangga dek jembatan. Para ahli jembatan umunya merancang

jenis gelagar jembatan yang sesuai baik dari segi kekokohan maupun segi kesesuaian dengan

fungsi yang diharapkan. Ada banyak jenis gelagar untuk sistem transportasi, salah satunya

adalah gelagar tipe kanal atau U-shaped.

Jembatan tipe gelagar kanal adalah jembatan dengan jenis gelagar box atau kotak yang

salah satu dari bagian sayapnya dihilangkan [1]. Jembatan ini merupakan salah satu konsep

inovasi jembatan dalam sistem transportasi. Profilnya menyerupai huruf U dengan dek nya

sebagai jalan raya atau rel kereta sedangkan kedua sayap kiri dan kanannya sebagai jalur

pejalan kaki . Jembatan ini telah digunakan di beberapa negara yaitu India, Australia dan

Perancis. Untuk menerapkannya di Indonesia, diperlukan kajian yang lebih mendalam

terhadap perilaku struktur jembatan berupa: lendutan, gaya normal dan momen lentur ditinjau

dari pendekatan 3D Finite Element Method dengan melakukan perbandingan antara hasil

pemodelan wizard dengan pemodelan Raju dan percobaan lapangan Menon serta pengaruh

lendutan dan tegangan yang terjadi terhadap berbagai simulasi parameterik yang digunakan.


TINJAUAN TEORITIS Dek Jembatan Tipe Gelagar Kanal (U-Shaped)

Jembatan dengan dek tipe kanal atau U adalah jembatan dengan profil box girder yang

salah satu dari bagian sayap atasnya dihilangkan [1]. Kekakuan longitudinal dan kekuatannya

bersumber dari sayap kiri dan kanan sedangkan slab dek diantara kedua sayap kiri dan kanan

nya bersifat sebagai slab satu arah (one-way slab).

Gambar 1. Perubahan Gelagar Box Girder Menjadi Gelagar Kanal/ U

Sumber : Devdas Menon dan Vurugonda Raju (2010) [12] Tegangan Lentur Prategang

Selama balok tidak mengalami keretakan dan baja serta beton tertekan pada daerah

elastisnya, maka tegangan pada beton dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

mekanika biasa pada perilaku linear elastis [15]. Tegangan yang terjadi pada serat atas dan

bawah beton akibat pengaruh gaya prategang efektif, berat sendiri, beban mati dan beban

hidup pada daya layan dapat dirumuskan sebagai:

!1 = −!"!" 1−

! !1!! −

!"!1

!2 = −!"!" 1+

! !2!! +

!"!2

Dimana Pe adalah gaya prategang efektif; Ac adalah luas penampang beton, e adalah

eksentristas tendon prategang; c adalah jarak dari pusat massa penampang beton ke ujung

penampang beton; r adalah jari-jari girasi dan Mt adalah momen total akibat berat sendiri,

beban mati dan beban hidup. Secara lebih jelasnya dapat diilustrasikan pada diagram

tegangan berikut:


Gambar 2. Tegangan Lentur Akibat Gaya Prategang Efektif dan Beban Layan Sumber : Nilson (1987) [15]

Defleksi Pada Balok Sederhana dengan Tendon Prategang Parabolik

Gambar 3. Defleksi pada Balok (a) Profil Tendon, (b) Berat Elastis M/Ec Ic, (c) Defleksi

Sumber : Nawy (2009) [14]

Berdasarkan gambar 3. (b), besar R’e:

!!! =12

!" ! !!" !" !

23 =

!" ! !3 !" !"

Momen elastis yang terjadi akibat berat We pada tengah bentang (C) adalah:

!" = !" = !!!12 −

!" ! !!" !" !

2638 !

!2

!" = !!" !"

!" ! !!

!− ! !" ! !!

!"= ! !" ! !!

!" !! !"

Kehilangan Tegangan Prategang

§ Friksi [11]: !" = !1 (1 − !!!"!!")

dimana: f1 adalah tegangan tendon pada titik 1, µ adalah koefisien curvature, K adalah

koefisien wooble (per foot/per meter tendon), L adalah panjang tendon keseluruhan dan x

adalah panjang tendon antara titik 1 dan 2.

§ Pengangkuran (Anchorage) [14]: !!" = ∆!! !"


dimana: ∆a adalah slip pada angkur yang direncanakan (umumnya 6 milimeter), L

adalah panjang tendon dan Es adalah modulus elastisitas tendon.

§ Rangkak (Creep) [2]: !" = !" !"!"

!"#$ − !"#$

dimana: Ct adalah Time-dependent creep coefficien2, fcir adalah tegangan pada beton

pada titik beratnya karena gaya prategang yang telah mempertimbangkan pengaruh slip, fcds

adalah tegangan pada beton pada titik beratnya karena semua beban mati yang bekerja pada

balok setelah diberi pengaruh prategang, Es adalah modulus elastisitas tendon prategang dan

Ec adalah modulus elastisitas beton pada umur 28 hari.

§ Susut (Shrinkage) [2]: !" = !"ℎ.!"

dimana: εsh adalah Time-dependent shrinkage coefficient dan Es adalah modulus

elastisitas tendon prategang.

§ Elastic Shortening of Concrete [11]: !" = !"# !" !"#$!"

dimana: Kes adalah 0.5 untuk member pascatarik, fcir adalah tegangan pada beton pada

titik beratnya karena gaya prategang yang telah mempertimbangkan pengaruh slip, Es adalah

modulus elastisitas tendon prategang dan Ec adalah modulus elastisitas beton pada umur 28

hari.

§ Steel Relaxation [11]: !" = !"# − ! !" + !" + !" !

dimana: Kre, J adalah koefisien relaksasi baja berdasarkan jenis tendon yang digunakan,

SH adalah loss akibat shrinkage, CR adalah loss akibat creep, ES adalah loss akibat elastic

shortening dan C adalah koefisien relaksasi baja berdasarkan jenis tendon yang digunakan

dan perbandingan fpi dan fpu.

§ Total Kehilangan Tegangan Prategang [11]: !"## = !" + !"# + !" + !" + !" + !"

dimana: FR adalah loss akibat friksi, ANC adalah loss akibat pengangkuran, Es adalah

loss akibat elastic shortening, CR adalah loss akibat creep, SH adalah loss akibat shrinkage

dan RE adalah loss akibat relaksasi baja.

§ Tegangan Prategang Efektif [11]: !" = !" − !"##

dimana: fi adalah tegangan prategang inisial dan Loss adalah total kehilangan tegangan

prategang.

METODE PENELITIAN


Struktur Jembatan Gelagar Tipe Kanal

Jembatan gelagar tipe kanal yang digunakan dimodelisasi dari struktur jembatan

Villupuram yang sebenarnya di Tamil Nadu, India. Jembatan ini merupakan jembatan kereta

api 1 lajur dengan menggunakan material beton dan tendon prategang. Dalam kajiannya,

diambil satu bagian bentang jembatan saja dengan panjang bentang 20.26 meter. Penampang

yang digunakan menyerupai huruf U dengan dimensi sebagai berikut:

Gambar 4. Detail Dimensi Penampang U

Sumber : Devdas Menon dan Vurugonda Raju (2013) [13]

Trase tendon yang digunakan adalah parabolik dengan pengaturan sebagai berikut:


Gambar 5. Detail Trase Tendon Pada Berbagai Lokasi Tinjau di Jembatan Sumber : Devdas Menon dan Vurugonda Raju (2013) [13]

Spesifikasi Material

Material utama yang digunakan adalah beton dan tendon prategang seperti dijelaskan

pada tabel 1:

Tabel 1. Spesifikasi Material

Beton Tendon Prategang

Nomor 8 Selain Nomor 8 Mutu/Jenis M45 Low Relaxation Strand Kelas II Modulus Elastisitas (kN/m2) 33500000 191100000 Poisson's Ratio 0.2 - - Berat Jenis (kN/m3) 24 - - Luas Penampang (m2) 4.89 0.000592 0.001184 Gaya Tarik (kN) - 676.2 1617

Sumber : Devdas Menon dan Vurugonda Raju (2013) [13] Pembebanan § Beban Mati (D) : adalah berat dari struktur jembatan itu sendiri.

§ Beban Mati Tambahan (SI) : adalah beban mati yang ditambahkan, yaitu ballast [3] setebal

400 mm dan bantalan [18] dengan berat total 8.47 kN/m2.

§ Beban Prategang (P) : adalah beban dari kontribusi tendon-tendon prategang

§ Beban Hidup (L) : adalah beban pengujian lapangan (berdasarkan Indian Railway

Standard pasal 18.2.3) berupa karung-karung berisi pasir dengan berat keseluruhan 4808

kN (50.278 kN/m2). Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan yang digunakan pada tahap perbandingan hasil (lendutan,

gaya normal dan momen lentur) dengan pemodelan Raju dan hasil percobaan lapangan

Menon hanya beban hidup (L) saja sedangkan kombinasi yang digunakan pada saat simulasi

parametrik adalah kombinasi pada daya layan (1 D + 1 SI + 1 P + 1 L) [3]. Pemodelan dan Metode yang Digunakan


Untuk melakukan kajian perilaku jembatan, dilakukan percobaan lapangan oleh

Menon berupa pemberian beban karung-karung pasir yang mengacu pada Indian Railway

Standard pasal 18.2.3.

Gambar 6. Percobaan Lapangan dengan Pembebanan Karung-Karung Pasir

Sumber : Devdas Menon dan Vurugonda Raju (2010) [12]

Dari percobaan ini diperoleh data lendutan khususnya pada tengah bentang. Untuk

memperoleh data berupa gaya normal dan momen lentur dan membandingkannya dengan

pemodelan Raju, perlu dilakukan pemodelan dengan alat bantu perangkat lunak komputer

berbasis Metode Elemen Hingga salah satunya SAP2000. Pemodelan yang digunakan

mengacu pada pemodelan Raju yaitu memodelkan struktur jembatan sebagai elemen

cangkang (shell) kuadrilateral bernodal empat dengan tendon prategang dimodelkan sebagai

beban, mengikuti fitur yang terdapat pada bridge wizard serta perletakan yang dimodelkan

sebagai pegas elastomer. Setelah hasil pemodelan mendekati hasil pemodelan Raju, dilakukan

simulasi parametrik untuk menganalisis lendutan dan tegangan yang dihasilkan seiring

dengan berbagai variasi yang digunakan.

Gambar 7. Model Cangkang Kuadrilateral Bernodal Empat dari Jembatan Gelagar Kanal

Sumber : Olahan Sendiri (2013) Simulasi Parametrik


Dilakukan peninjauan lendutan dan tegangan di tengah bentang untuk berbagai

variasi:

§ Variasi mutu beton : setiap mutu beton f’c 30, f’c 35, f’c 40, f’c 45, f’c 50 MPa

§ Variasi umur jembatan : setiap umur 2 bulan, 6 bulan, 1 tahun, 2 tahun

§ Variasi kelembapan relatif lingkungan : pada tingkat kelembapan 55%, 65%, 75%

HASIL PENELITIAN Lendutan Struktur di Tengah Bentang

Tabel 2. Perbandingan Lendutan Pemodelan Penulis vs Raju vs Menon

Beban (kN)

Numerik Penulis, Sendi (mm)

Numerik Penulis, Pegas (mm)

Numerik Raju [13] (mm)

Eksperimen Menon [10] (mm)

{ 1 } -‐ { 3 } (%)

{ 1 } -‐ { 4 } (%)

{ 2 } -‐ { 3 } (%)

{ 2 } -‐ { 4 } (%)

{ 1 } { 2 } { 3 } { 4 } { 5 } { 6 } { 7 } { 8 } 1202 2.3 2.4 2.1 0.9 9.52 155.56 14.29 166.67 2404 4.6 4.8 4.3 4.1 6.98 12.20 11.63 17.07 3606 6.8 7.2 6.5 6.9 4.62 1.45 10.77 4.35 4808 9.1 9.6 8.6 8.6 5.81 5.81 11.63 11.63

Sumber : Olahan Sendiri (2013)

Gambar 8. Grafik Perbandingan Lendutan di Tengah Bentang vs Pembebanan

Sumber : Olahan Sendiri (2013) Gaya Normal Pada Penampang di Tengah Bentang

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Pembe

bana

n (kN)

Lendutan (mm)

Perbandingan Lendutan di Tengah Bentang vs Pembebanan

Eksperimental Menon [10]

Hasil Numerik Raju [13]

Hasil Numerik Penulis, Pegas

Hasil Numerik Penulis, Sendi


Tabel 3. Perbandingan Gaya Normal Pemodelan Penulis vs Raju

Titik Bagian

Numerik Penulis Dengan Mesh 50x50 cm2 (kN/m)


Numerik Raju [13] (kN/m)

{ 1 } -‐ { 3 } (%)

{ 2 } -‐ { 3 } (%)

{ 1 } { 2 } { 3 } { 4 } { 5 }

1 Sayap

-‐2000 -‐2012 -‐2439 18.00 17.51 2 -‐3378 -‐3409 -‐3490 3.21 2.32 3

Badan -‐3378 -‐3409 -‐3490 3.21 2.32

4 1673 1705 1770 5.48 3.67

5

Dek

1673 1705 1770 5.48 3.67

6 1300 1303 1368 4.97 4.75 7 1673 1705 1770 5.48 3.67 8

Badan 1673 1705 1770 5.48 3.67

9 -‐3378 -‐3409 -‐3490 3.21 2.32 10

Sayap -‐3378 -‐3409 -‐3490 3.21 2.32

11 -‐2000 -‐2012 -‐2439 18.00 17.51 Sumber : Olahan Sendiri (2013)

Gambar 9. Perbandingan Gaya Normal Pemodelan Penulis vs Raju


Momen Pada Penampang di Tengah Bentang

Tabel 3. Perbandingan Momen Pemodelan Penulis vs Raju

Titik Bagian



Numerik Raju [13] (kN/m)

{ 1 } -‐ { 3 } (%)

{ 2 } -‐ { 3 } (%)

{ 1 } { 2 } { 3 } { 4 } { 5 }

1 Sayap

0 0 0 0.00 0.00 2 1.6 1.55 1.36 17.65 13.97 3 Badan -‐13.5 -‐14.2 -‐16.4 17.68 13.41 4 Dek 100.5 102 111 9.46 8.11 5 Badan -‐13.5 -‐14.2 -‐16.4 17.68 13.41


6 Sayap

1.6 1.55 1.36 17.65 13.97 7 0 0 0 0.00 0.00


Gambar 10. Perbandingan Momen Pemodelan Penulis vs Raju

Sumber : Olahan Sendiri (2013) Simulasi Parametrik

§ Variasi mutu beton :

Gambar 11. Grafik Hubungan Lendutan dan Mutu Beton


1202 kN 2404 kN 3606 kN 4808 kN f'c 30 2 4.7 7.4 10.1

f'c 35 1.9 4.5 7 9.6

f'c 40 1.7 4.1 6.5 9

f'c 45 1.7 4.1 6.5 8.8

f'c 50 1.7 4 6.3 8.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lend

utan

(mm)

Lendutan vs Mutu Beton, Umur 2 Tahun


Gambar 12. Grafik Hubungan Tegangan dan Mutu Beton


§ Variasi umur jembatan :

F'c 30 Mpa

F'c 35 Mpa

F'c 40 Mpa

F'c 45 Mpa

F'c 50 Mpa

2 Bulan 4061 4069 4081 4083 4087

6 Bulan 3970 3979 3992 3995 3999

1 Tahun 3932 3942 3956 3959 3964

2 Tahun 3908 3918 3933 3936 3941

3800 3850 3900 3950 4000 4050 4100 4150

Tegangan

(kN/m

2)

Tegangan Serat Atas Beton (Tekan)

F'c 30 Mpa

F'c 35 Mpa

F'c 40 Mpa

F'c 45 Mpa

F'c 50 Mpa

2 Bulan 784 772 753 749 743

6 Bulan 934 919 897 893 885

1 Tahun 997 980 957 952 944

2 Tahun 1036 1019 994 990 981

600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100

Tegangan

(kN/m

2)

Tegangan Serat Bawah Beton (Tarik)


Gambar 13. Grafik Hubungan Lendutan dan Umur Jembatan


1202 kN 2404 kN 3606 kN 4808 kN 2 Bulan 1.4 3.8 6.1 8.4

6 Bulan 1.6 3.9 6.2 8.5

1 Tahun 1.6 3.9 6.3 8.6

2 Tahun 1.7 4 6.3 8.6

0 2 4 6 8

10 Lend

utan

(mm)

Lendutan vs Umur Jembatan, Mutu Beton F'c 50 MPa

2 Bulan 6 Bulan 1 Tahun 2 Tahun F'c 30 Mpa 4061 3970 3932 3908

F'c 35 Mpa 4069 3979 3942 3918

F'c 40 Mpa 4081 3992 3956 3933

F'c 45 Mpa 4083 3995 3959 3936

F'c 50 Mpa 4087 3999 3964 3941

3800 3850 3900 3950 4000 4050 4100 4150

Tegangan

(kN/m

2)



Gambar 14. Grafik Hubungan Tegangan dan Umur Jembatan


§ Variasi kelembapan relatif lingkungan :

Gambar 15. Grafik Hubungan Lendutan dan Kelembapan Relatif Lingkungan


2 Bulan 6 Bulan 1 Tahun 2 Tahun F'c 30 Mpa 784 934 997 1036

F'c 35 Mpa 772 919 980 1019

F'c 40 Mpa 753 897 957 994

F'c 45 Mpa 749 893 952 990

F'c 50 Mpa 743 885 944 981

600 650 700 750 800 850 900 950

1000 1050 1100

Tegangan

(kN/m

2)


1202 kN 2404 kN 3606 kN 4808 kN 55% 1.9 4.3 6.7 9.1

65% 1.8 4.2 6.6 9

75% 1.7 4.1 6.5 8.9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lend

utan

(mm)

Lendutan vs Pembebanan, Umur 2 Tahun


Gambar 16. Grafik Hubungan Tegangan dan Kelembapan Relatif Lingkungan


PEMBAHASAN

Lendutan Struktur di Tengah Bentang

Berdasarkan tabel dan grafik, ternyata ada kemiripan hasil yang diperoleh antara

analisis numerik penulis dengan analisis numerik Raju dan hasil eksperimental Menon.

Semakin bertambah pembebanannya, lendutan yang terjadi juga semakin bertambah. Terjadi

selisih yang cukup besar antara hasil analisis numerik dengan hasil eksperimental pada tahap

awal pembebanan. Hal ini terjadi dimungkinkan karena pada pengaplikasian beban 1202 kN

yang pertama, diletakkan secara serempak dan merata. Pada kenyataannya di lapangan, beban

sangat sulit untuk diletakkan secara serempak dan merata secara langsung sehingga lendutan

2 Bulan 6 Bulan 1 Tahun 2 Tahun 55% 4028 3923 3880 3853

65% 4063 3964 3930 3906

75% 4098 4015 3981 3960

3700 3750 3800 3850 3900 3950 4000 4050 4100 4150

Tegangan

(kN/m

2)


2 Bulan 6 Bulan 1 Tahun 2 Tahun 55% 839 1011 1082 1126

65% 782 935 998 1038

75% 724 860 915 951

0

200

400

600

800

1000

1200

Tegangan

(kN/m

2)



yang terjadi pada eksperimen di lapangan lebih kecil. Selain itu perbedaan penggunaan

perletakan pada analisis numerik maupun pada eksperimen lapangan mempengaruhi besarnya

lendutan yang terjadi. Pada umumnya, penggunaan perletakan pegas akan menghasilkan

lendutan yang lebih besar. Juga karena adanya pengaruh suhu pada saat pembebanan di

lapangan (hasil eksperimental) yang tidak diperhitungkan dalam pemodelan analisis numerik.

Gaya Normal dan Momen Pada Penampang di Tengah Bentang

Berdasarkan tabel perbandingan gaya dan momen secara keseluruhan hasil analisis

numerik penulis memiliki kemiripan dengan hasil analisis numerik Raju. Meskipun demikian

ada selisih yang cukup kecil baik pada gaya maupun momen yang terjadi pada bagian badan

dan dek. Selisih ini terjadi kemungkinan karena beberapa faktor penyebab diantaranya

perbedaan metode yang digunakan oleh penulis dalam memodelkan struktur. Penulis

menggunakan bantuan Bridge Wizard, sedangkan Raju melakukan pemodelan satu demi satu

secara manual. Pada Bridge Wizard ada beberapa langkah yang secara otomatis dilakukan

oleh wizard dan tidak dilakukan penulis secara manual sehingga ada kemungkinan perbedaan

hasil. Selain itu dengan menggunakan Bridge Wizard, meshing pada pemodelan dibentuk

secara otomatis. Sedangkan Raju membagi meshing secara manual satu persatu. Perbedaan

ukuran mesh yang dibentuk, sangat mempengaruhi perbedaan hasil yang diperoleh. Dapat

terlihat bahwa semakin kecil ukuran mesh, hasil yang diperoleh akan semakin presisi dan

mendekati dengan hasil pemodelan Raju. Simulasi Parametrik § Variasi Mutu Beton :

Pada kajian ini, penulis meninjau hubungan lendutan serta tegangan terhadap mutu

beton yang ditinjau pada setiap umur jembatan (2 bulan, 6 bulan, 1 tahun dan 2 tahun).

Namun, penulis hanya menampilkan contoh grafik pada umur 2 tahun saja. Dari grafik

hubungan lendutan dan mutu beton dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi mutu beton yang

digunakan pada struktur jembatan, lendutan yang ditimbulkan akibat pembebanan akan

semakin kecil dan sebaliknya, semakin rendah mutu beton yang digunakan maka lendutan

yang ditimbulkan akibat pembebanan akan semakin besar. Besar kecil nya lendutan yang

terjadi ini dipengaruhi oleh modulus elastisitas beton yang berbeda-beda berdasarkan mutu

nya. Semakin tinggi mutu beton yang digunakan, modulus elastisitas juga semakin tinggi,

struktur akan semakin kuat sehingga lendutan akan semakin kecil.


Dari grafik hubungan tegangan dan mutu beton, semakin tinggi mutu beton yang

digunakan, tegangan tarik yang terjadi semakin kecil sedangkan tegangan tekan semakin

membesar. Mutu beton semakin tinggi maka besar modulus elastisitas akan semakin tinggi

juga. Struktur akan semakin kuat sehingga lendutan yang dihasilkan akan semakin kecil.

Lendutan yang semakin kecil akan mengurangi tegangan tarik yang terjadi terutama di serat

bawah beton. Selain itu mutu beton yang semakin tinggi dapat mengurangi kehilangan

tegangan prategang sehingga tegangan tekan yang terjadi di serat atas beton semakin

meningkat.

§ Variasi Umur Jembatan : Pada kajian ini, penulis meninjau hubungan lendutan serta tegangan terhadap umur

jembatan yang ditinjau pada setiap mutu beton (f’c 30, f’c 35, f’c 40, f’c 45 dan f’c 50 MPa).

Namun, penulis hanya menampilkan contoh grafik pada mutu beton f’c 50 MPa saja. Dari

grafik hubungan lendutan dan umur jembatan dapat disimpulkan bahwa semakin bertambah

umur struktur jembatan, lendutan yang ditimbulkan akibat pembebanan akan semakin besar.

Besar kecil nya lendutan yang terjadi ini dipengaruhi oleh kehilangan tegangan prategang

jangka panjang. Kehilangan yang bersifat jangka panjang adalah kehilangan akibat rangkak

(creep), susut (shrinkage) dan relaksasi (relaxation) yang terjadi akibat akumulasi rangkak

dan susut. Semakin bertambah umur struktur jembatan, kehilangan akibat rangkak dan susut

akan semakin besar, sedangkan kehilangan akibat relaksasi baja akan semakin kecil. Dengan

berkurangnya tegangan prategang akibat pengaruh kehilangan tersebut, maka camber akibat

prategang akan berkurang, sehingga lendutan akan menjadi besar.

Dari grafik hubungan tegangan dan umur jembatan semakin tua umur jembatan,

tegangan tarik yang terjadi semakin besar sedangkan tegangan tekan semakin kecil. Umur

jembatan semakin tua maka kehilangan tegangan prategang akan semakin besar sehingga

tegangan tekan yang terjadi di serat atas beton semakin menurun. Di lain pihak, akibat dari

membesarnya kehilangan tegangan prategang mengakibatkan lendutan akan semakin besar.

Lendutan yang semakin besar akan mengakibatkan tegangan tarik di serat bawah beton

semakin bertambah.

§ Variasi Kelembapan Relatif Lingkungan : Pada kajian ini, penulis meninjau hubungan lendutan serta tegangan terhadap

kelembapan relatif lingkungan yang ditinjau pada setiap umur jembatan (2 bulan, 6 bulan, 1

tahun dan 2 tahun). Namun, penulis hanya menampilkan contoh grafik pada umur 2 tahun


saja. Dari grafik hubungan lendutan dan kelembapan, semakin besar kelembapan relatifnya

lendutan yang terjadi akan semakin kecil dan sebaliknya semakin kecil kelembapan relatifnya

lendutan yang terjadi akan semakin besar. Kehilangan prategang yang dipengaruhi oleh

kelembapan relatif ada dua, yaitu rangkak dan susut. Creep (rangkak) akan berkurang jika

humidity (kelembapan relatif) dari ambient conditions meningkat [17]. Hal ini diperkuat juga

oleh pernyataan Bamforth, Chisholm, Gibbs dan Harrison yang mengatakan bahwa creep

akan lebih banyak terjadi pada kondisi lingkungan yang lebih kering [4]. Selain itu, Nawy

juga menyatakan bahwa pertumbuhan shrinkage (susut) akan semakin rendah pada kondisi

lingkungan dengan kelembapan relatif yang tinggi [14]. Dapat disimpulkan bahwa

kelembapan relatif sangat mempengaruhi kehilangan tegangan prategang khususnya rangkak

dan susut. Rangkak dan susut yang semakin kecil akan menyebabkan lendutan yang

dihasilkan akibat pembebanan akan semakin kecil dan sebaliknya semakin kecil kelembapan

relatifnya kehilangan tegangan prategang akibat rangkak dan susut akan semakin besar

sehingga lendutan yang dihasilkan akibat pembebanan akan semakin besar.

Dari grafik hubungan tegangan dan kelembapan, semakin besar kelembapan relatif

tegangan tekan pada serat atas beton akan semakin meningkat sedangkan tegangan tarik serat

bawah beton akan semakin berkurang. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, semakin

lembab kondisi lingkungan akan cenderung mengurangi kehilangan tegangan prategang

terutama akibat rangkak dan susut. Apabila kehilangan tegangan prategang semakin kecil,

maka tegangan yang bersifat tekan pada serat atas beton akan semakin besar sedangkan

tegangan yang bersifat tarik pada serat bawah beton akan semakin kecil, seiring juga dengan

semakin kuatnya struktur jembatan.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan analisis, penulis dapat menarik beberapa

kesimpulan:

1. Perbandingan lendutan struktur, gaya normal dan momen lentur antara analisis

numerik penulis dengan analisis numerik Raju dan hasil eksperimen lapangan Menon

memiliki kemiripan hasil.

2. Semakin tinggi mutu beton yang digunakan, pada titik tinjau di tengah bentang:

lendutan semakin kecil, tegangan serat atas beton (tekan) semakin besar dan tegangan

serat bawah beton (tarik) semakin kecil.


3. Semakin bertambah umur jembatan, pada titik tinjau di tengah bentang: lendutan

semakin besar, tegangan serat atas beton (tekan) semakin kecil dan tegangan serat

bawah beton (tarik) semakin besar.

4. Semakin tinggi kelembapan relatif suatu lingkungan, pada titik tinjau di tengah

bentang: lendutan semakin kecil, tegangan serat atas beton (tekan) semakin besar dan

tegangan serat bawah beton (tarik) semakin kecil.

SARAN

Berikut adalah saran dan masukan apabila penelitian ini akan dilanjutkan atau

digunakan sebagai acuan pada penelitian selanjutnya:

1. Pemilihan metode software yang akan digunakan dalam pemodelan struktur jembatan

(dengan wizard/manual) hendaknya disesuaikan dengan seberapa kompleks struktur

tersebut dan seberapa presisi hasil yang diharapkan.

2. Pemilihan elemen yang akan digunakan dalam memodelkan struktur jembatan (shell-

thin/shell-thick/solid) hendaknya disesuaikan dengan karakteristik ketebalan struktur

dan arah pembebanannya.

3. Penggunaan sumber peraturan sebagai acuan diantaranya Indian Code (IRS) /

Indonesian Code (SNI) / American Code (ACI) hendaknya disesuaikan dengan lokasi

di mana pemodelan jembatan akan diterapkan.

KEPUSTAKAAN

1. B. Gibbens, P. Selby Smith, and G. Joynson. (2004, May). Design-Construction of

Sorell Causeway Channel Bridge, Hobart, Tasmania. PCI Journal. vol. 49, pp. 56-66.

2. Badan Standarisasi Nasional. (2004). Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan. RSNI-T-12-2004.

3. Badan Standarisasi Nasional. (2005). Standar Pembebanan untuk Jembatan. RSNI-T-

02-2005.

4. Bamforth, Chisholm, Gibbs, and Harrison. (2007). Properties of Concrete for Use in Eurocode 2. The Concrete Centre.

5. Barker, Richard M. and Jay A. Puckett. (2007). Design of Highway Bridges. New Jersey:

John Wiley & Sons


6. Bridgestone Corporation. (2010). High Damping Rubber Bearing (HDR) for Bridges. Accesed on April 17, 2013 from http://www.bridgestone.com/products/diversified/antiseismic_rubber/pdf/H-RB2010_11.pdf

7. CSI. (2007). CSI Analysis Reference Manual for SAP2000, ETABS, and SAFE.

California: Computer and Structures, Inc. 1995 University Avenue.

8. Government of India. (2003). Indian Railway Standards Code of Practice for Plain, Reinforced and Prestressed Concrete for General Bridge Construction. Indian Railway Standards.

9. Government of India. (2008). Rules Specifying the Loads for Design of Super-Structure and Sub-Structure of Bridges and For Assessment of the Strength of Existing Bridges. Indian Railway Standards.

10. Katili, Irwan. (2008). Metode Elemen Hingga untuk Analisis Tegangan. Depok: UI

11. Lin, T.Y. (1981). Design of Prestressed Concrete Structures. USA: John Wiley & Sons.

12. Menon, Devdas and V Raju. (2010). Analysis of Behaviour of U-Girder Bridge Decks. Proc of Int Conf on Advances in Civil Engineering. pp 28-32.

13. Menon, Devdas and V Raju. (2013). Personal Communication via Email.

14. Nawy, E.G. (2009). Prestressed Concrete A Fundamental Approach Fifth Edition. USA: Prentice Hall.

15. Nilson, Arthur H. (1987). Design of Prestressed Concrete. USA: John Wiley & Sons.

16. Parker, Sybil P. (2004). McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology Fifth Edition. New York: McGraw-Hill Book Co.

17. Tumilar, Steffie. (1996). Advanced Reinforced Concrete (Bidang Studi: Teknik Struktur). Depok: UI

18. WIKA Beton. Railway Concrete Products. Accesed on April 17, 2013 from http://www.wikabeton.co.id/index.php/component/option,com_phocadownload/download,7/id,1/view,category/


kajian perilaku jembatan gelagar beton pratekan …

Documents