makalah jembatan bab 2

BAB IIDESAIN JEMBATAN SEBENARNYA

A. Dasar Teori Perancangan

Truss adalah suatu kerangka yang terdiri dari beberapa batang saling

diikat bersama sehingga beban yang diterapkan pada sendi hanya

menghasilkan tegangan langsung atau kompresi. Segitiga merupakan bentuk

yang geometris dalam bentuk apapun perubahan panjang sisinya. Dalam

bentuk yang paling sederhana setiap truss adalah segitiga atau kombinasi

segitiga. Truss yang baik diikat bersama-sama dengan plat dan paku keling,

terpaku dll.

Jembatan kerangka merupakan jembatan yang konsepnya hampir sama

dengan jembatan lengkung disebut juga sebagai truss bridge. Pembuatan

jembatan kerangka yaitu dengan menyusun tiang-tiang jembatan membentuk

kisi-kisi agar setiap tiang hanya menampung sebagian berat struktur jembatan

tersebut. Membutuhkan biaya yang lebih murah untuk membangun jembatan

jenis ini karena penggunaan bahan yang lebih efisien.

Gambar 2. Bagian Jembatan

(sumber: www.google.com)6

Pada perancangan suatu bangunan konstruksi baja, beton atau kayu,

konstruksi yang direncanakan haruslah aman. Oleh karena itu setiap konstruksi

harus memenuhi beberapa kriteria diantaranya: kuat, stabil, kaku, efisien dan

ekonomis dalam hal penggunaan bahan maupun perancanganya. Adapun

kegagalan pada suatu struktur baja tergantung pada perilaku sambungan dalam

menyalurkan gaya yang bekerja dari batang satu kebatang lainya yang cukup

kompleks.

Sistem dan model konstruksi sambungan adalah bagian yang penting

pada perencanaan konstruksi baja, dimana sambungan menghubungkan

beberapa batang menjadi sebuah rangka batang. Sambungan tersebutlah yang

akan menyalurkan gaya-gaya yang dipikul oleh batang yang satu dengan yang

lainnya sehingga seluruh bagian rangka badan akan memikul gaya sesuai denga

perilaku batang masing-masing.

Suatu rangka batang yang direncanakan harus mampu menahan momen

primer dan momen sekunder. Momen primer ditimbulkan oleh adanya beban

transversal (beban merata dab beban terpusat) dan gaya aksial, sedangkan

momen sekunder diakibatkan oleh pemasangan alat sambung baut yang tidak

berada dalam satu garis kerja batang yang menyebabkan adanya eksentrisitas.

Momen sekunder ini biasanya terjadi pada sambungan titik simpul dari

batang-batang tepi dari suatu rangka batang yang tidak sama ukuran rangka

penampangnya atau akibat garis kerja gaya pada masing-masing profil

sambungan tidak pada satu garis lurus. Biasaya untuk mempermudah suatu

perkerjaan sambungan pada suatu konstruksi, batang tarik disambung secara

eksentris supaya garis kerja batang berada pada satu garis lurus.

Jembatan rangka baja adalah struktur jembatan yang terdiri dari

rangkaian batang-batang baja yang dihubungkan satu dengan yang lainya.

Beban atau muatan yang akan dipikul oleh struktur jembatan baja akan

diuraikan dan disalurkan kepada batang-batang baja sebagai gaya tekan dan

tarik melalui titik-titik pertemuan batang (titik buhul). Sedangkan untuk gaya-

gaya eksentrisitas selalu dihindari untuk mencegah adanya momen sekunder.

Maka garis netral pada batang bertemu pada titik buhul harus saling

7

berpotongan pada satu titik saja. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan

dalam konstruksi rangka baja yaitu sebagai berikut:

1. Mutu dan dimensi tiap batang harus kuat menahan gaya yang timbul.

Dimana batang-batang yang akan digunakan sebagai rangka harus

dijaga selama masa pengangkutan, penyimpanan dan pemasangan

untuk menghindari terjadinya rusak/bengkoknya batang.

2. Kekuatan pelat untuk penyambung harus lebih besar dari pada

bentang yang disambung(struktur sambungan lebih kuat dari pada

batang utuh).

3. Mencegah terjadinya gaya eksentrisitas yang dapat menimbulkan

momen sekunder, maka garis netral tiap batng yangbertemu harus

berpotongan melalui satu titik.

Jembatan rangka batang jarang terlihat memiliki estetika yang baik,

namun untuk jembatan rangka yang panjang dan besar faktor itu tidak begitu

kentara karena pengaruh visual dalam skala besar. Contoh terkenal dari

jembatan rangka batang baja yang artistik adalah jembatan Sydney Harbour di

Australia dan jembatan New River George di West Virginia (USA), dimana

keduanya merupakan jembatan rangka batang yang berbentuk pelengkung.

Gambar 3. Jembatan rangka batang pelengkung

Sydney harbor, Australia

(Sumber: www.google.com)

8

http://www.google.com/

Ada beberapa tipe jembatan rangka batang, t ipe tersebut didasarkan

pada disain, lokasi, dan bahan-bahan peyusunnya. Dalam menentukan tipe

rangka batang apa yang akan digunakan pada awal masa revolusi industri,

jembatan balok dengan tambahan rangka batang berkembang sangat cepat di

Amerika. Salah satu rangka batang yang terkenal adalah rangka batang Howe,

yang dipatenkan oleh William pada tahun 1840. Inovasinya merupakan

perkembangan dari rangka batang Kingpost, bedanya ditambahkan batang

vertikal diantara batang diagonalnya.

Gambar 4. Macam-macam Jembatan Rangka


Beberapa tipe rangka pada jembatan sebagai berikut:

1. Allan Truss

Dirancang oleh Percy Allan dimana jembatan rancanganya awalnya

merupakan jembatan baja contohnya Hapden Bridge, New Shouth Wales,

Australia. Jebatan ini dibuat dengan kayu untuk mengurangi biaya. Dalam

desainnya, Allan menggunakan ironbark Australia untuk kekuatannya.

9

Sebuah jembatan yang sama juga yang dirancang oleh Percy Allen adalah

Jembatan Victoria di Prince Street Picton, New South Wales. Juga dibangun

dari ironbark dan jembatan ini masih digunakan sampai sekarang untuk

pejalan kaki dan lalu lintas ringan.

Gambar 5. Allan Truss


2. Bailey Bridge

Bailey Bridge dibangun di atas Sungai Meurthe, Perancis , yang

Dirancang untuk penggunaan militer. Elemen prefabrikasi dan rangka

batang standar dapat dengan mudah dikombinasikan dalam berbagai

konfigurasi untuk beradaptasi dengan kebutuhan di lokasi. Dalam gambar

dibawah dapat diperhatikan penggunaan prefabrications dua kali lipat

untuk beradaptasi dengan rentang dan persyaratan beban.

10

Gambar 6. Bailey Bridge


3. Lattice truss(Town’s lattice truss)

Lattice Truss merupakan sebuah jenis jembatan tertutup dimana sebagian

besar jembatan ini menggunakan elemen ringan, sehingga dapat

meringankan tugas konstruksi. Elemen Truss biasanya bisa dari kayu,

besi, atau baja.

Gambar 7. Lattice Truss


4. Pratt truss

Pratt Truss memiliki anggota batang berbentuk vertikal dan diagonal yang

melandai turun ke arah tengah, kebalikan dari truss Howe. Model ini dapat

dibagi lagi dengan menciptakan pola yang berbentuk Y dan K .Truss Pratt

diciptakan pada tahun 1844 oleh Thomas dan Kaleb Pratt. Truss Ini praktis

11

untuk digunakan dengan rentang hingga 250 kaki dan merupakan

konfigurasi umum untuk jembatan kereta api. Berikut ini contoh design

Pratt Truss .

Gambar 8. Pratt Truss


5. Waddell truss

Waddell "A" truss jembatan ini dirancang oleh John Alexander Rendah

Waddell. Bentuknya yang sederhana memudahkan pemasangan pada tapak.

Hal itu dimaksudkan untuk digunakan sebagai jembatan kereta api.

Gambar 9. Waddell truss


12


6. Warren (non-polar) truss

Jenis jembatan ini dipatenkan oleh James Warren dan Willooughby

Theobald Monzani pada tahun 1848 di Britaniya raya. Jenis jembatan ini

tidak memiliki batang vertikal pada bentuk rangkanya melainkan bentuk

segitiga sama kaki atau sama sisi dimana sebagian batang diagonalnya

mengalami gaya tekan (compression) dan sebagian lainnya mengalami

tegangan tarik (Tension). Contoh jembatan dengan tipe Warren adalah

Anderson Hill RoadBridge, Adams County, Ohio, Amerika Serikat.

Dibangun padatahun 1921 dan direhab pada tahun 2007, jembatan ini

memiliki panjang total 91,9 feet dan lebar 15,1 feet.Rata–rata dilalui

oleh400 kendaraan dalam satu harinya.

Gambar 10. Anderson Hill Road Bridge


Jembatan Rangka Batang terdiri dari dua rangka bidang utama yang

diikat bersama dengan balok-balok melintang dan pengaku lateral. Rangka

batang pada umumnya dipakai sebagai struktur pengaku untuk jembatan

gantung konvensional, karena memiliki kemampuan untuk dilalui angin

(aerodinamis) yang baik. Beratnya yang relatif ringan merupakan keuntungan

dalam pembangunannya, dimana jembatan bisa dirakit bagian demi bagian.

Kelebihan dari Jembatan Rangka Batang sebagai berikut:

1. Gaya batang utama merupakan gaya aksial

13

2. Dengan sistem badan terbuka (open web) pada rangka batang

dimungkinkan menggunakan tinggi maksimal dibandingkan dengan

jembatan balok tanpa rongga.

Pada kedua faktor diatas menyebabkan pengurangan berat sendiri

struktur. Disamping itu, ukuran yang tinggi juga mengurangi lendutan sehingga

struktur lebih kaku. Keuntungan ini diperoleh sebagai ganti dari biaya

pabrikasi dan pemeliharaan yang lebih tinggi. Jembatan rangka batang yang

konvensional paling ekonomis untuk bentang sedang.

Kelemahan dari Jembatan Rangka batang sendiri terletak pada efisiensi

rangka batang tergantung dari panjang bentangnya, artinya jika jembatan

rangka batang dibuat semakin panjang, maka ukuran dari rangka batang itu

sendiri juga harus diperbesar atau dibuat lebih tinggi dengan sudut yang lebih

besar untuk menjaga kekakuannya, sampai rangka batang itu mencapai titik

dimana berat sendiri jembatan terlalu besar sehingga rangka batang tidak

mampu lagi mendukung beban tersebut.

B. Kriteria Perancangan

Perancangan merupakan tahapan awal yang harus dilakukan ketika kita

akan merancang suatu desain jembatan. Dalam perancangan suatu jembatan

perlu untuk memperhatikan hal-hal berikut ini:

1. Pemilihan lokasi

Pada umumnyta jembatan direncanakan mengikuti alinyemen dari

jalan raya yang telah dibangun terlebid dahulu, namun pada kondisi

tertentu jika kondisi jembatan tidak dapat mengikuti alinyemen maka

keadaan alinyemenlah justru yang harus berubah.

2. Penentuan kondisi eksternal

Dalam penentuaan bentang panjang jembatan, abutment, pier dan

arah jembatan harus memperhatikan unsur-unsur yang paling

dominan yaitu:

a. Topografi daerah setempat

b. Kondisi tanah dasar

14

c. Kondisi aliran sungai

3. Stabilitas konstruksi

Stabilitas jembatan merupakan tujuan utama dari perencanaan

jembatan, yang terikat dengan prinsip suatu konstruksi jembatan

harus memenuhi kriteria: kuat, kokoh dan stabil.

4. Ekonomis

Pertimbangan konstruksi juga harus memperhitungkan faktor

ekonomis yaitu dengan biaya seekonomis mungkin dapat

menghasilkan jembatan yang kuat dan aman.

5. Pertimbangan pelaksanaan

Dalam metode pelaksanaan harus memperhatikan kondisi lalu lintas

yang dapat tetap berjalan berjalan dengan aman dan lancar.

6. Pertimbangan pemeliharaan

Aspek pemeliharaan dalam perenacanaan jembatan akan tetap

mendapatkan perhatian dari perencana dalam memilih bahan

konstruksi dan tipe konstruksinya, misalnya faktor pengaruh air,

garam zat korosif dan lain-lain.

7. Kemanan dan kenyamanan

Faktor keamanan dan kenyamanan bagi pengguna jembatan adalah

hal yang harus diperhatikan mengingat fungsi dari jembatan tersebut.

Dimanah dibutuhkan rasa aman saat seseorang melewati jembatan

dan kenyamanannya.

8. Estetika

Jembatan harus berfungsi tidak saja sebagai jalan, tetapi struktur dan

bentuknya juga harus selaras dan meningkatkan nilai lingkungan

sekitarnya. Karena sulitnya memberikan penilaian yang tepat

terhadap sebuah tipe jembatan, maka ada batasan-batasan atau

kriteria-kriteria yang harus dipenuhi oleh sebuah jembatan. Banyak

perpaduan yang harus dicakup oleh tipe jembatan disamping dari

segi konstruksi dan ekonomi. Menurut Watson, Hurd dan burke

15

(dalam Burker and Puckett, 1997) Beberapa hal yang tercakup di

dalam kualitas perencanaan estetika jembatan antara lain :

a. Fungsi

b. Proporsi

c. Harmoni

d. Keteraturan dan ritme

e. Kontras dan tekstur

f. Arah pencahayaan dan efek bayangan

Setelah dapat memahami hal-hal yang ada diatas maka kita dapat

merancang suatu jembatan yang ideal dan memenuhi ketentuan yang ada.

Namun dalam perancanganya ada beberapa hal yang perlu amati dan ikuti

dalam perancangan jembatan yang baik dan benar adalah sebagai berikut:

1. Material

Rangka batang pada umumnya dipakai sebagai struktur

pengaku untuk jembatan gantung konvensional, karena memiliki

kemampuan untuk dilalui angin (aerodinamis) yang baik. Beratnya

yang relatif ringan merupakan keuntungan dalam pembangunannya,

dimana jembatan bisa dirakit bagian demi bagian. Jembatan ini juga

ekonomis untuk dibangun karena penggunaan bahan atau material

yang efisien. Adapun jenis material yang digunakan untuk

perancangan jembatan yaitu menggunakan baja.

Jembatan besi dan baja pertama kali dibangun di inggrish

yaitu sekitar tahun 1781 dimana pada konstruksinya masih sama

seperti jembatan batu yang berbentuk melengkung. Seiring dengan

perkembangan tekhnologi yang ada yaitu peleburan antara besi dan

baja maka didapat kekuatan baja yang meningkat yang disesuaikan

dengan tingkat kebutuhan yang ada dan tujuan penggunaanya

sepertii untuk kebutuhan baja yang tahan karat dan pelapukan atau

dari tujuan untuk mempermudah pengerjaan dibuat baja yang dapat

di las dan lain-lain.

16

Baja untuk jembatan sendiri tersedia dalam berbagai tingkat

kekuatan yang berbeda, diamana masing-masing ditetapkan dibawah

ASTM A709, yang merupakan spesifikasi standar untuk baja

structural jembatan. ASTM A709 sendiri berisi persyaratan

tambahan untuk kelihatan takik (nitch toughness) dan item lain yang

tersedia tetapi hanya berlaku jika ditentukan oleh pembeli.

Tabel 1. Mekanikal Properti Baja Untuk Jembatan

ASTM Designations

Type of Steel Bridge

Specification

Struktural Steel

Specification

AASHTO

Designations

Structur Carbon A709 grade 36 A36 M 270 grade 36

High-streng, low-

allow

A709 grade 50 A572 grade 50 M 270 grade 50

High-streng, low-

allow

A709 grade 50 A588 M 270 grade 50

Quenchhed and

tempered

A709 grade 70 A852 M 270 grade 70

Quenchhed and

tempered

A709 grade 100 A514 M 270 grade

100

Control Rolled A709 grade HPS – 50 W - M 270 grade

100

Quenchhed and

tempered

A709 grade HPS – 70 W -

Quenchhed and

tempered

A709 grade HPS – 100 W -

Keterangan:

W = Komposisi baja tahan terhadap cuaca(weathering)

Tanda HPS (high performance steel) menunjukkan bahwa bahan

baja mempunyai kinerja yang tinggi dan dapat dilas dibandingkan baja

konvensional dengan kekuatan yang sama. Pembagian kelas (grade)

pada ASTM dan AASHTO dapat dilihat pada tabel 2 berikut.

17

Tabel 2. Pembagian kelas (grade) pada ASTM dan AASHTO

Material Structur

al Steel

High-strenght

Low Alloy Steel

Quenched

and

Tempered

Low-Alloy

Steel

High Yield Strength

Quenched and

Tempered Low-

Alloy Steel

AASHTO

Designat

ion

M270

Grade

250

M270

Grade

345

M270

Grade

345W

M270 Grade

485W

M270

Grade

690/690

W

AASHTO

Designat

ion

ASTM

Designat

ion

A709m

Grade

250

A709m

Grade

345

A709

m

Grade

2345

W

A709m

Grade 485W

M790W

Grade

690/690

W

ASTM

Designat

ion

Thicknee

s of plate

(mm)

Up to 100 includedUp to 65

included

Over 65-

100

included

Shapes All Groups Not applicable

Fu 400 450 485 620 760 690

Fy 250 345 485 485 690 620

Tabel 3 : Sifat Mekanis Baja Struktural

(Sumber: SNI 03-1729-2002.)

Jenis Baja Tegangan Putus

Minimun, Fu

(MPa)

Tegangan Leleh

Minimun, Fy (MPa)

Peregangan

Minimum (%)

BJ 34 340 210 22

BJ 37 370 240 20

BJ 41 410 250 18

BJ 50 500 290 19

BJ 55 550 410 13

Sifat-sifat mekanis baja struktural lainnya untuk maksud perencanaan

ditetapkan sebagai berikut:

18

Modulus elastisitas, E = 200.000 Mpa

Modulus geser, G = 80.000 Mpa

Angka poisson = 0,3

Koefisien pemuaian = 12 x 10-6/C

Gambar 11. Kurva Tegangan-Regangan


Keuntungan bahan baja sebagai material

jembatan. Pembangunan jembatan sudah mengambil

banyak variasi bentuk struktural dari tahun ke tahun,

yang berakibat jumlah pemakaian besi baja dalam

membuat jembatan semakin meningkat. Walaupun besi

sudah umum digunakan dalam konstruksi jembatan tapi

kemajuan terakhir diteknologi material besi baja telah

memberikan dampak yang besar terhadap

perkembangan perencanaan jembatan. Keuntungan

pemakaian material besi baja dalam pembangunan

jembatan dibandingkan material beton dan kayu adalah:

a. Baja mempunyai kekuatan dan keliatan yang

tinggi.

b. Ada jenis baja yang tahan terhadap cuaca,

bahkan tidak perlu di cat.

19

c. Dari segi kekuatannya, bahan baja lebih murah

dari beton ataupun kayu, sebab dengan

kekuatannya memerlukan volume bahan lebih

sedikit.

d. Rendahnya biaya pemasangan.

e. Tingkat keselamatan kerja tinggi.

f. Mudah dalam pemasangan.

g. Elemen struktur dapat dibuat di pabrik, dan

dapat dilakukan secara besar-besaran.

h. Dapat mengikuti bentuk-bentuk arsitektur.

i. Ramah lingkungan, dapat menggantikan posisi

kayu sebagai bahan konstruksi.

Sedangkan untuk Kekurangan pemakaian material besi

baja dalam pembangunan jembatan dibandingkan

material beton dan kayu adalah:

a. Dibutuhkan biaya pemeliharaan yang lebih besar

sehubungan dengan kegagalan struktur misalya

korosi pada bahan jembatan

b. Dibutuhkan ketepatan serta ketelitian dalam

proses pabrikasinya, contohnya pembuatan

lubang pada pelat buhul maupun profil hal ini

dapat menyebabkan kerugian baik dari segi

biaya maupun palaksanaan.

2. Alat Sambung

Sistem dan model dari suatu sambungan merupakan bagian yang

paling penting pada perencanaan konstruksi baja, dimana sambungan yang

merupakan titik buhul menghubungkan beberapa rangka batang menjadi

sebuah rangka batang. Sambungan tersebut akan menyalurkan gaya-gaya

yang akan dipikul oleh batang yang satu dengan batang yang lain sehingga

seluruh rangka batang akan memikul perlakuan gaya sesuai dengan perilaku

batang masing-masing. Kegagalan pada suatu konstruksi baja tergantung 20

pada perilaku sambungan dalam menyalurkan gaya yang bekerja dari suatu

batang kebatang yang lainnya yang cukup kompleks.

Karena sambungan berperan menyalurkan gaya kekomponen lain,

maka sambungan tersebut harus dirancang sedemikian rupa sehingga

menghasilkan suatu sambungan yang aman, ekonomis dan mampu dibuat

secara praktis. Kriteria dasar yang umum dalam perencanaan sambungan

antara lain sebagai berikut:

a. Kekuatan (strength)

Dari segi kekuatan sambungan harus dapat menahan momen, gaya

geser, gaya aksial yang dipindahkan dari batang yang satu kebatang

yang lain.

b. Kekakuan (stiffness)

Kekakuan sambungan secara menyeluruh sangatlah penting antara

lain untuk menjaga lokasi semua komponen struktur satu sama lain.

c. Cukup Ekonomis

Sambungan harus sederhana, biaya fabrikasi yang murah tapi

memenuhi syaratcukup kuat dan mudah dalam pelaksanaanya atau

praktis.

Adapun fungsi/tujuan sambungan baja antara lain:

a. Untuk menggabungkan beberapa batang baja membentuk kesatuan

konstruksi sesuai kebutuhan.

b. Untuk mendapatkan ukuran baja sesuai kebutuhan

c. Untuk memudahkan dalam penyetelan konstruksi baja di lapangan.

d. Untuk memudahkan penggantian bila suatu bagian/batang konstruksi

mengalami rusak.

e. Untuk memberikan kemungkinan adanya bagian/batang konstruksi yang

dapat bergerak seperti peristiwa muai-susut baja akibat perubahan suhu.

Macam-macam alat sambung yaitu:

a. Baut (bolt)

Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir,

dengan salah satu ujungnya dibentuk kepala baut (umumnya bentuk

21

kepala segi enem) dan ujung lainya dipasang mur pengunci. Bentuk ulir

batang baut baja bangunan pada umumnya ulir segi tiga (ulir tajam)

berfungsi sebagai baut pengikat, sedangkan bentuk segi empat (ulir

tumpul) umumnya untuk baut pengerak atau pemindah tenaga.

Keuntungan sambungan menggunakan baut antara lain:

1) Lebih mudah dalam pemasangan/penyetelan konstruksi di

lapangan.

2) Konstruksi sambungan dapat dibongkar-pasang.

3) Dapat dipakai untuk menyambung dengan jumlah tebal baja >

4d ( tidak seperti paku keling dibatasi maksimum 4d ).

4) Dengan menggunakan jenis baut pass maka dapat digunakan

untuk konstruksi berat/jembatan.

Gambar 12. Baut


Baut dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu:

1) Baut kekuatan tinggi

Baut yang banyak digunakan dan ditunjuk ASTM sebagai jenis utama

baut kekuatan tinggi adalah baut A325 dan A490. Baut ini memiliki

kepa segienam yang tebal dan akan digunakan dengan mur segienam

yang setengah halus (semifinished). Baut mutu tinggi tipe A.325

dengan kekuatan leleh sekitar 558 Mpa sampai 634 Mpa dan A.490

dengan kekuatan leleh sekitar 793 Mpa sampai 896 Mpa dengan

22

diameter baut ¼ inci sampai 1½ inci, sedangkan ukuran yang umum

untuk perencanaan struktur jembatan adalah 7/8 inci dan 1 inci.

2) Baut hitam

Dibuat dari baja karbon rendah yang diidentifikasi sebagai ASTM

A.307. digunakan pada struktur ringan seperti gording, rangka batang

yang kecil, rusuk dinding dan lainya yang bebanya kecil dan bersifat

statis. Baut ini dibagi atas 2 jenis yaitu baut sekrup (turned bolt) dan

baut bersisip (ribbed bolt)

b. Paku Keling (rivet)

Paku keling adalah suatu alat sambung konstruksi baja yang

terbuat dari batang baja berpenampang bulat dengan bentuk berbagai

macam. Paku keeling dibuat dari baja batangan dan memiliki bentuk

silinder dengan kepala disalah satu ujungnya. Paku keling (rivet)

digunakan untuk sambungan tetap antara 2 plat atau lebih misalnya pada

tangki dan boiler. Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan

untuk menyambung dua komponen yang tidak membutuhkan kekuatan

yang besar. Sambungan dengan paku keling sangat kuat dan tidak dapat

dilepas kembali dan jika dilepas maka akan terjadi kerusakan pada

sambungan tersebut. bagian utama pada paku keeling sebagai berikut:

Gambar 13. Paku Keling (rivet)

d = diameter paku keeling (mm)

S = Jumlah tebal baja yang disambung

disyaratkan S 4d jika melebihi 4d maka pada saat dikeling akan terjadi

jockey pet (pelengkungan batang paku keeling akibat pengelingan)

Menurut bentuk kepalanya paku keeling dibagi menjadi 3 bagian yaitu;

23

S

1) Paku keling kepala mungkum/utuh

Gambar 14. Paku kepala mungkum/utuh


D = 1,6 d @ 1,8 d

H = 0.6 d @ 0.8 d

2) Paku keeling kepala setengah terbenam

Gambar 15. Paku Keling kepala setengah terbenam


D = 1,6 d @ 1,8 d

H = 0.6 d @ 0.7 d

h = 0,4 d @ 0,6 d

3) Paku keeling kepala terbenam

Gambar 16. Paku Keling kepala terbenam


D = 1,6 d @ 1,8 d

24

H = 0.6 d @ 0.7 d

Paku keling untuk konstruksi baja terdapat beberapa macam ukuran

diameter yaitu : 11 mm, 14 mm, 17 mm, 20 mm, 23 mm, 26 mm, 29 mm,

dan 32 mm.

c. Las (welding)

Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik

penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk

dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa

logam penambah dan menghasilkan sambungan yang continue. Pada

penyambungan baja bangunan kita mengenal 2 macam las yaitu:

1) Las karbid (Las OTOGEN)

Las karbid (Las OTOGEN) yaitu pengelasan yang menggunakan

bahan pembakar dari gas oksigen (zat asam) dan gas acetylene

(gas karbid). Dalam konstruksi baja las ini hanya untuk

pekerjaan-pekerjaan ringan atau konstruksi sekunder, seperti:

pagar besi, teralis, dan sebagainya.

2) Las Listrik

Las listrik yaitu pengelasan yang menggunakan energy listrik

untuk pengelasanya diperlukan pesawat las yang dilengkapi

dengan dua buah kabel, satu kebel dihubungkan dengan penjepit

benda kerja dan satu kabel yang lain dihubungkan dengan tang

penjepit batang las/electrode las.

Jika electrode las tersebut didekatkan pada benda kerja maka

terjadi kontak yang menimbulkan panas yang dapat meleelhkan

baja dan electrode (batang las) tersebut juga ikut melebur

ujungnya yang sekaligus menjadi pengisi celah sambungan las.

Dipasaran electrode terdapat berbagai ukuran diameter yaitu 2.5

mm, 3.25 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, dan 7 mm.

Keuntungan Sambungan Las Listrik dibanding dengan Paku

keling/ Baut:

25

a) Pertemuan baja pada sambungan dapat mencair bersama

elektrode las dan menyatu dengan lebih kokoh (lebih

sempurna).

b) Konstruksi sambungan memiliki bentuk lebih rapi.

c) Konstruksi baja dengan sambungan las memiliki berat lebih

ringan. Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5%

dari berat konstruksi, sedang dengan paku keling/baut berkisar

2,5 – 4% dari berat konstruksi.

d) Pengerjaan konstruksi relatif lebih cepat (tak perlu membuat

lubang-lubang baut, tak perlu memasang potongan baja siku/

pelat penyambung, dan sebagainya).

e) Luas penampang batang baja tetap utuh karena tidak

dilubangi, sehingga kekuatannya utuh.

d. Paku Pin

Dapat dianggap sebagai paku pin apabila diameter paku lebih

besar dari 40 sampai dengan 300 mm. paku pin ini dipergunakan bila

sambungan tersebut diperlukan berotasi. Hal inilah yang membedakan

antara paku pin dan keeling dimana pada paku pin diperhitungkan

momen akibat rotasi tadi sedangkan pada paku keeling tidak ada.

Jika dibandingkan keempat sarana penyambung ini lmaka las

merupakan sarana penyambung yang menyambungkan hasil sambungan

paling kaku, sedangkan paku keeling menghasilkan sambungan paling

kaku jika dibandingkan degan baut.

Adapun ketentuan Penempatan Paku Keling/Baut serta pengelasan pada

sambungan baja sebagai berikut:

1) Secara umum penempatan paku keling/baut pada sambungan konstruksi

baja dipasang dengan jarak-jarak sebagai berikut:

26

Gambar 17. Penempatan Paku Keling pada Sambungan Baja

(Sumber: Nandan Supriatna 2012)

d = diameter pk/baut

t = tebal batang baja utama

t’ = tebal pelat penyambung

Syarat Keamanan Sambungan :

tebal pelat penyambung ( t’+t’ ) tebal baja batang utama (t)2t’ t

u = Jarak ujung = 2d – 3d

c = Jarak tepi = 1,5d – 3d

s = Jarak antar pk/baut = 3d – 7d (atau maksimum 14 t)

Khusus untuk batang tekan s = 3d – 4,5d (maks 9 t)

Ketentuan Khusus Penempatan Paku Keling/Baut Pada Baja Profil

sebagai berikut:

a) Pada Profil Baja Siku (L)

Gambar 18. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja Siku


27

b) Pada Profil Baja INP

Gambar 19. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja INP


c) Pada profil baja DIN/DIE/DIR/DIL

Gambar 20. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja DIN


d) Pada Profil Baja Kanal

Gambar 21. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja Kanal


28

b. Pengelasan

Las sambungan konstruksi baja dibedakan 2 macam yaitu Las Tumpul

dan Las Sudut, sebagai berikut :

1) Las Sudut adalah bentuk las sambungan menyudut.

Gambar 22. Las Sudut


2) Las Tumpul

Las Tumpul adalah bentuk las sambungan memanjang atau melebar.

Gambar 23. Las Tumpul


Contoh-contoh penyambungan.

Gambar 24.Sambungan Lurus Batang Baja Pelat dengan Paku Keling

( Sumber: Nandan Supriatna 2012)

29

Gambar 25. Sambungan Lurus Batang Baja Siku dengan Paku Keling


Gambar 26. Sambungan Lurus Batang Baja Pelat dengan Las


Gambar 27. Sambungan Ujung Batang Baja Siku Dobel Pada Pelat Simpul

Dengan Las


30

3. Beban

Beban tetap adalah beban yang merupakan beban utama

didalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan dan

sifatnya tetap, yangtermasuk beban tetap antara lain :

a. Berat sendiri (MS)

Faktor beban Ultimit: KMS = 1.3

Berat sendiri (self weight) adalah berat bahan dan bagian

jembatan yang mrupakan elmen structural ditambah dengan

elemen non structural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Pada

beban berat sendiri elemen structural dapat dihitung secara

otomatis dengan program SAP 2000.

b. Beban mati tambahan (MA)

Faktor beban Ultimit: KMA = 2.0

Beban mati tambahan (superimposed dead load) adalah berat

sluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang

merupakan elemen non structural dan mungkin besarnya berubah

selama umur jambatan.

c. Beban lajur “D” (TD)

Secara umum, beban lajur “D” akan menjadi beban penentu

dalam perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang

sampai panjang,sedangkan beban truk “T” digunakan untuk

bentang pendek dan lantai kendaraan. Interaksi antara kendaraan

yang bergerak dengan jembatan akan menghasilkan beban

dinamis yang dalam perencanaan dinyatakan sebagai beban

statisekuivalen.

Untuk mendapatkan simulasi kejut dari kendaraan bergerak

padastruktur jembatan digunakan faktor beban dinamis (FBD)

yang berlaku bagi beban “D” maupun beban “T”. Besarnya FBD

tergantung kepada frekuensi dasar darisuspensi kendaraan,

biasanya 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan frekuensidari

getaran lentur jembatan. Untuk pembebanan “D”, FBD

31

merupakan fungsi dari panjang bentang ekuivalen untuk bentang

tunggal, panjang bentang ekuivalen diambil sama dengan panjang

bentang sebenarnya.

Beban lajur “D” (TD) terdiri dari beban terbagi merata

(Uniformly Distributed Load) UDL dan beban garis (knife Edge

Load) KEL. UDL mempunyai intensitas q (kpa) yang besarnya

tergantung pada panjang total L yang dibebani dan dinyatakan

dengan rumus sebagai berikut:

q = 8.0 kpa untuk L 30 m

q = 8.0 (0.5+15/L) kpa untuk L 30 m

KEL memiliki intensitas, p = 44.0 kN/m

Faktor beban dinamis (Dynamic Load Allowance) untuk KEL

diambil sebagai berikut:

DLA = 0.4 untuk L 50 m

DLA = 0.4 - 0.0025 (L – 50) untuk 50 < L < 90 m

DLA = 0.4 untuk L 90 m

d. Gaya rem

Pengaruh pengereman dari lalu lintas diperhitungkan sebagai

gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada

permukaan lantai jembatan tergantung pada panjang total

jembatan (Lt) sebagai berikut:

Gaya rem, TTB = 250 KN untuk Lt 80 m

Gaya rem, TTB = 250 KN + 2.5 (Lt - 80) kN untuk 80 < Lt < 180 m

Gaya rem, TTB = 500 KN untuk Lt 180 m

e. Pembebanan untuk jalan kaki (TP)

Trotoar pada jalan raya jembatan direncanakan mampu memikul

beban sebagai berikut:

A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2)

Beban hidup merata pada trotoar:

Untuk A 10 m2 : q = 5 kpa

32

Untuk 10 m2 < A 100 m2 : q = 5 – 0.033(A – 10)

kpa

Untuk A> 100 m2 : q = 2 kpa

f. Pengaruh tempratur (ET)

Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur

yang timbul akibat pengaruh temperature diambil perbedaan

temperature yang besarnya setengah dari selisih antara

temperature maksimum dan temperature minimum rata-rata pada

lantai jembatan.

g. Beban angin (EW)

Gaya akibat angin dihitung dengan rumus:

TEW = 0.0006 x Cw x (Vw)2 x Ab kN

Cw = koefisien seret

Vw = Kecepatan angin rencana

Ab = Luas bidang samping jembatan (m2)

h. Beban Gempa (EQ)

Pada perhitungan beban gempa dapat dilakukan melalui beberapa

metode diantaranya:

1) Metode static ekivalen

2) Metode dinamika response spectrum

3) Pengaruh susut rangkap

4. Metodologi Perancangan

Dalam menentukan metodedologi perancangan suatu jembatan maka

diperlukan data sebagai berikut:

a. Data Struktur Atas Jembatan

Data struktur atas jembatan digunakan untuk menghitung

pembebanan jembatan, sehingga didapat gaya-gaya yang bekerja pada

struktur jembatan.Dengan mengetahui besarnya gaya yang bekerja, maka

dapat direncanakan bentuk dan dimensi bangunan bawah agar mampu

menahan gaya-gaya yang berasal struktur atas, baik akibat berat sendiri,

beban lalu-lintas, serta pengaruh lingkungan.

33

b. Data Tanah

Data tanah digunakan untuk mengetahui jenis lapisan tanah, sifat

karakteristik tanah dan kedalaman tanah keras. Berdasarkan data-data

tanah tersebut, akandipertimbangkan jenis fondasi dan kedalaman

fondasi yang cocok untuk perencanaan.

c. Data Hidrologi

Data hidrologi digunakan untuk menentukan tinggi bangunan bawah,

agar bangunan atas (lantai jembatan) berada pada elevasi yang aman,

baik terhadap air banjir maupun terhadap tumbukan lalu-lintas air yang

melewati bawah jembatan tersebut.

C. Sistem Struktur

Berdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi, jembatan

terdiri atas jembatan yang terbuat dari beton, baja, dan kayu, sedangkan

berdasarkan fungsinya, jembatan terdiri atas jembatan untuk distribusi pipa

gas/air, pejalan kaki, kendaraan bermotor, dan kereta api. Dalam perencanaan

struktur, jembatan dibagi kedalam dua sistem struktur yaitu:

1. Sistem struktur atas (super strukture)

Struktur atas jembatan merupakan bagian yang menerima beban

langsung yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati

tambahan, beban lalu lintas kendaraan, gaya rem, beban pejalan kaki

dan lain-lain. Bagian struktur atas pada jembatan umumnya meliputi:

a. Trotoar

Trotoar merupakan bagian dari konstruksi jembatan yang ada

pada kedua samping jalur lalu lintas yang berfungsi sebagai jalur

untuk pejalan kaki sekaligus sebagai balok pengeras plat lantai

kendaraan. Trotoar sendiri terdiri atas beberapa bagian antaralain:

34

1) Sandaran (Railling)

Sandaran merupakan pembatas pada pinggiran jembatan

sehingga memberikan rasa aman bagi pengguna jembatan yang

melewatinya

a) Sandaran (Hand rail)

Sandaran biasanya terbuat dari pipa besi, kayu, beton

bertulang.

Gambar 28. Sandaran


b) Tiang sandaran (Raill post)

Tiang sandaran biasanya terbuat dari beton bertulang untuk

jembatan dengan girder beton atau profil baja. Sedangkan

untuk jembatan rangka baja tiang sandaran menyatu dengan

struktur rangka tersebut.

2) Slab lantai trotoar

b. Slab lantai kendaraan

Slab lantai kendaraan berfungsi sebagai penahan lapisan

perkerasan yang diasumsikan tertumpu pada dua sisi.

Pembebanan slab lantai meliputi:

1) Beban mati yang terdiri dari berat plat sendiri, berat

perkerasan, dan berat air hujan.

2) Beban hidup dimana pada plat lantai dinyatakan dengan beban

“T”.

35

Sandaran

Gambar 29. Slab Lantai Kendaraan


c. Gelagar (Girder)

Gelagar jembatan berfungsi untuk menerima beban-beban yang

bekerja diatasnya dan menyalurkanya kebangunan dibawahnya.

Pembebanan gelagar meliputi:

1) Beban mati

Beban mati terdiri dari berat sendiri gelagar dan beban-beban

yang bekerja diatasnya (pelat lantai jembata, perkerasan, dan

air hujan)

2) Baban hidup

Beban hidup pada gelagar jembatan dinyatakan dengan bebab

“D”atau beban lajur.

Gambar 30. Gelagar (girder)


36

Lantai Kendaraan

d. Balok diafragma

Diafragma merupakan balok sokong yng berfungsi untuk

mengurangi atau menghindari terjadinya tekuk lateral pada

gelagar jembatan. Sokong pada gelagar atau kolom dapat berupa

sokong silang yang memanfaatkan kekakuan aksial element

penyokong. Sokong juga dapat berupa sokong titik (point

bracing) yang dihasilkan oleh batang lentur yang bertemu tegak

lurus batang yang ditopang.

e. Ikatan pengaku

1) Ikatan angin

Ikatan angin berfungsi untuk menyalurkan gaya angin kepada

perletakan. Beban angintersebut bekerja di titik-titik simpul.

2) Ikatan melintang

Gambar 31. Sistem Atas Jembatan


37

2. Sistem struktur bawah (substructure)

a. Pier

Pier jembatan tipe kolom tunggal banyak digunakan pada fly over

sedangkan untuk melintasi sungai yang dalam biasanya

menggunakan pier jembatan tipe portal.

Gambar 32. Pier


b. Tumpuan (Bearing)

Tumpuan adalah titik pertemuan yang berfungsi sebagai

landasan seperti yang ada pada pertemuan pada bentang balok

dengan kolom atau sebaliknya. Titik pertemuan ini yang dianggap

sebagai tumpuan. Penggunaan jenis tumpuan ini tergantung pada

sistem struktur yang diingini dan biasanya berupa kombinasi

tumpuan yang digunakan.

Semua beban yang bekerja pada struktur akhirnya

dilimpahkan ke perletakan yang segera akan memberikan respons

gaya-gaya reaksi untuk mempertahankan keseim-bangan. Fungsi

utama perletakan/tumpuan dalam bidang teknik sipil adalah

untuk menjaga struktur supaya kondisinya tetap stabil.

38

Pier

Gambar 33. Tumpuan

(Sumber: Ilmu Teknik Sipil)

3. Abautment

Abautment adalah bangunan bawah jembatan yang terletak pada

ujung kedua pilar-pilar jembatan. Abautment berfungsi sebagai

pemikul beban hidup (angin, kendaraan, dan lain-lain) dan beban

mati (beban gelagar dan lain-lain) pada jembatan.

Gambar 34. Abautment


4. Pondasi

Fondasi jembatan berfungsi meneruskan seluruh beban

jembatan ke tanah dasar. Berdasarkan sistemnya, fondasi

abutment atau pier jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa

macam jenis, antara lain :

39

Abautment

a. Fondasi telapak (spread footing)

b. Fondasi sumuran (caisson)

c. Fondasi tiang (pile foundation)

d. Tiang pancang kayu (Log Pile),

e. Tiang pancang baja (Steel Pile),

f. Tiang pancang beton (Reinforced Concrete Pile),

g. Tiang pancang beton prategang pracetak (Precast

Prestressed Concrete Pile), spun pile,

h. Tiang beton cetak di tempat (Concrete Cast in

Place), borepile, franky pile,

i. Tiang pancang komposit (Compossite Pile).

D. Modelisasi Struktur

Dalam ilmu teknik sipil perlu diketahui tentang bangunan gedung,

jembatan danlain sebagainya. Untuk itu, perlu mengetahui bagaimana cara

pemodelan dalammekanika teknik, apa itu beban, balok, kolom, reaksi, gaya

dalam dan bagaimana cara penggambarannya dalam mekanika teknik.

Konsep pengembangan kontribusi berbagai pemodelan struktur terhadap pada

respon jembatan dipengaruhi oleh berbagai faktor tertentu antara lain :

1. Distribusi jarak dan variasi waktu dengan mempertimbangkan

dengan besarnya gaya dinamika yang terjadi.

2. Respon desain spektrum terhadap besarnya gaya perlu

diperhitungkan.

Pendekatan lebih terfokus kepada finite element models dengan

metode 3D analisis dinamika jembatan untuk menentukan faktor yang

berpengaruh terhadap prilaku jembatan yaitu antara lain defleksi dinamika

struktur pada lokasi yang berbeda-beda dengan faktor dimensi yang

mempengaruhi yaitu material, elemen, karakteristik redaman, kekasaran

permukaan dan beban kendaraan, kecepatan dan lokasi.

Manfaat yang dapat diperoleh yaitu faktor-faktor yang berpengaruh

terhadap besarnya getaran pada jembatan perlu didentifikasi sebelum kegiatan

40

perancangan yang merupakan salah satu bentuk control terhadap getaran,

antara lain besarnya defleksi minimum akan mempengaruhi besarnya

kecepatan kendaraan yang terjadi, posisi transversal kendaraan dengan beban

kendaraan signifikan, kelenturan gelagar jembatan, kecepatan kendaraan dan

tebal pelat jembatan mempunyai efek yang minimum. Kekasaran permukaan

jembatan mempunyai pengaruh yang cukup, sedangkan besar rasio redaman

sama sekali tidak ada pengaruhnya. Keseluruhannya itu berpengaruh

terhadap perilaku jembatan itu sendiri.

Gambar 35. Modelisasi Jembatan Struktur Rangka Baja


E. Analisa Struktur

Analisis struktur jembatan menggunakan program SAP 2000 Versi 11.

Diketahui panjang jembatan 6 meter, lebar jalan 0,9 meter, tinggi rangka 0,6

meter dengan baja ganda L15×15×3. Jembatan Truss Bridge digunakan untuk

pejalan kaki.

Gambar 36.TampakAtasTruss Bridge

41


Tabel 4. Analisis model menggunakan SAP 2000 v. 11.0.0

HasilAnalisis Model

Beban(kg)

Defleksi(mm)

1 1 0.25392 0.25433 0.25464 0.25495 0.2553

Gambar 37. DesainJembatan SAP 2000 v. 11.0.0

Gambar 38. Section Properties Data SAP 2000 v. 11.0.0

Gambar 39. Deformed ShapeJembatan SAP 2000 v. 11.0.0

42

Gambar 40. Axial Force SAP 2000 v. 11.0.0

Gambar 41. Grafik Defleksi model

43

makalah jembatan bab 2

Documents