pancang7mahulu
TRANSCRIPT
KONDISI TIANG PANCANG PILAR 7 JEMBATAN MAHULU DAN
REKOMENDASI PENANGANAN PASCA TERTABRAK
PONTON 8100 TON
Oleh
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST Monang S R P, ST, MT
Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Subdit. Teknik Jembatan Direktorat Bina Teknik
Direktorat Jenderal Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
ABSTRAK
Jembatan Mahakam Ulu (Mahulu) merupakan jembatan yang sedang dalam proses
pembangunan yang melintasi Sungai Mahakam. Sungai ini merupakan jalur lalu
lintas kapal pengangkut batu bara. Jembatan ini satu dari lima jembatan lainnya yang
melintasi Sungai Mahakam yaitu Jembatan Martadipura, Kertanegara, Mahakam Ulu,
Mahkota I dan Mahkota II (under construction). Bentang jembatan ini adalah 800m
dengan main channel 200m. Pilar 7 Jembatan Mahakam Ulu (Mahulu) telah terjadi
kerusakan setelah ditabrak ponton dengan dimensi 300 feet yang membawa muatan
8100 ton, sehingga menimbulkan permanent displacement 17,5 cm pada pile cap.
Dalam makalah ini dilakukan pendekatan backward, dari data yang telah ada setelah
kejadian, yaitu permanent displacement dilakukan analisis untuk mencari gaya
tumbukan sehingga didapatkan kondisi dari tiang pancang dan pile cap serta
rekomendasi penanganan secara permanen.
Kata kunci : Jembatan Mahulu, pilar, permanent displacement, ponton.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
ABSTRACT
Mahakam Ulu (Mahulu) which bridge under construction crossing Mahakam river.
This river is used for coal transport way. This bridge is one of five bridges which
crossing the Mahakam river and they are Martadipura, Kartanegara, Mahulu,
Mahkota I, and Mahkota II (under construction). The bridge length is 800 m with main
channel is 200 m. Pyllon P-7 has been damage because hitted by pontoon that has
300 feet dimention which carry 8100 ton, that made permanent displacement for 17,5
cm long at pile cap.
In this paper we do backward approach, where we begin from the data that already
excist which is permanent displacement and then we do analysis to find energy so
we have the condition from the pile and pile cap and the plann recomendation for
permanent recovery.
Keyword : Mahulu Bridge, pyllon, permanent displacement, pontoon.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
KONDISI TIANG PANCANG PILAR 7 JEMBATAN MAHULU DAN
REKOMENDASI PENANGANAN PASCA TERTABRAK
PONTON 8100 TON
1. Pendahuluan
Jembatan Mahulu (Mahakam Ulu) berlokasi di kota Samarinda menyeberangi
Sungai Mahakam yang menghubungkan Kelurahan Sengkotek dengan
Kelurahan Loa Buah, Sungai Kunjang. Selain untuk kebutuhan transportasi
utama perkotaan, jembatan ini dibangun oleh untuk menampung arus kendaraan
yang dipastikan akan membengkak ke dan dari Samarinda saat PON 2008
digelar. Lokasi penempatan Jembatan Mahakam dapat dilihat pada gambar 1
berikut.
Gambar 1. Lokasi penempatan Jembatan Mahakam
Konstruksi jembatan terdiri dari 2 bagian yaitu jembatan pendekat dari arah Loa
Janan (6 bentang-240 m) dan dari arah Loa Buah (9 bentang-360 m)
menggunakan tipe konstruksi PCI girder dan bentang utama adalah pelengkung
baja (200 m) seperti terlihat pada gambar 2.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Gambar 2. Desain konstruksi Jembatan Mahulu
Sungai Mahakam adalah sungai besar, di mana sungai ini merupakan alur
pelayaran kapal-kapal. Pada tanggal 12 Maret 2008 pilar 7 jembatan ditabrak
ponton 8100 ton yang menyebabkan displacement permanent sebesar 17,5 cm
ke arah hilir sungai (arah panah) yang dapat dilihat pada gambar 3 dan
menyebabkan kerusakan pada pile cap dan sambungan pile cap dan tiang
pancang.
Gambar 3. Pergerakan pile cap pasca tabrakan.
Untuk menjaga keamanan konstruksi, maka diperlukan kajian terhadap stabilitas
pilar 7 pasca tertabrak ponton dan penanganan yang diperlukan.
Bergerak sejauh 17,5 cm
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Ruang lingkup penelitian ini adalah kondisi tiang pancang jembatan dengan
mempertimbangkan sambungan antara poer dan tiang pancang serta
penanganan teknis pilar 7.
Maksud dari penelitian adalah melakukan analisa tentang kondisi struktur
pondasi dan pile cap pilar 7 Jembatan Mahakam Ulu.
Dari maksud di atas akan didapatkan keyakinan mengenai kondisi pilar 7 pasca
tertabrak ponton serta penanganan permanen yang diperlukan.
2. Data
Data-data yang dipakai dalam penelitian ini adalah data tiang pancang,
properties tanah dari penyelidikan tanah yang dilakukan dan detail tiang pancang
dan pile cap.
2.1. Data tiang pancang
Data tiang pancang disajikan pada tabel 1 berikut.
Label Elemen 1 Elemen 2
Elevasi dari Pile Cap 0-26 m 26-78m
Diameter tiang 1m 1m
Tebal elemen tiang 0.02m 0.016m
Material tiang Baja, E = 200000 Mpa, μ (poisson ratio) = 0,3
A 0.06157522 0.04946123
I 0.00739518 0.04946123
Tabel 1. Data tiang pancang pilar 7
2.2. Properties tanah
Data tanah yang dipakai dalam penelitian disajikan pada tabel 2 berikut.
Depth Soil Type N-SPT Φ Shear
Strength Strain K Layer
-18 -36 SC 3 25 0 0 5760 1 -36 -38 MH 10 27 48 0.01 16200 2 -38 -47 SC 6 25 0 0 6720 3 -47 -51 MH 6 25 19.2 0.01 7560 4 -51 -85 SC 30 30 0 0 14400 5
Tabel 2. Data tiang pancang pilar 7
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
2.3. Detail tiang pancang dan pile cap
Gambar 4. Detail tiang pancang dan pile cap
Deformasi sebesar 17.5 cm adalah displacement permanent yang merupakan
parameter terukur pada pilar 7. Deformasi ini dijadikan sebagai acuan awal
dalam menentukan besarnya beban tabrakan ponton yang terjadi pada pile cap.
Ilustrasi sederhana dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.
Gambar 5. Ilustrasi gaya yang menyebabkan displacement pada pile cap
Di samping menggunakan parameter displacement tersebut, penelitian juga
memperhitungkan parameter data properties tiang, pile cap, geoteknik tanah dan
beban-beban yang bekerja pada saat terjadi tabrakan.
∆=17.5 cm
2.56m
2.56m
2.56m
2.56m
2.56m
1.30m
1.30m
2.80m 2.80m 2.80m 1.30m 1.30m
H = ?
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Tabrakan yang terjadi menyebabkan momen terjadi pada ujung tiang
(sambungan dengan pile cap) yang mempunyai sambungan rigid dengan pile
cap. Dilakukan analisa terhadap kondisi sambungan antara tiang dan pile cap
apakah masih rigid atau telah terjadi sambungan joint pada kepala tiang. Hal ini
disebabkan pada sambungan joint momen terbesar tidak lagi terjadi pada ujung
tiang, tetapi pada segmen bawah tiang.
3. Hasil Analisis
Beban aksial yang bekerja pada saat terjadi tubrukan adalah beban pile cap dan
pilar yaitu 20.000 kN. Pile cap dan pilar menggunakan mutu beton K-350.
Dengan mencoba beberapa gaya horizontal statis terhadap parameter-parameter
di atas, didapatkan displacement masing untuk masing-masing gaya seperti pada
tabel berikut:
Gaya horizontal
1000 2000 3000 4000 5000 5800
Displacement 0.006 0.036 0.07 0.12 0.15 17.5
Tabel 3. Gaya horizontal versus displacement
Dari analisa yang dilakukan tersebut di atas, didapatkan bahwa gaya tabrakan
kapal yang menyebabkan displacement 17,5 cm adalah 5800 kN. Perilaku
deformasi tiang dapat dilihat pada gambar 6 berikut.
Gambar 6. Deformasi lateral tiang akibat beban 5800 KN
Gaya sebesar ini akan menyebabkan momen sebesar -3030 kNm dan gaya
aksial sebesar 1560 kN.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Didapatkan tegangan yang terjadi pada tiang pancang adalah:
σ = My/I + P/A
= -3030x0.5/0.00598797-1560/0.00598797
= -230 MPa (tekan)
Pada saat ini tegangan baja telah melebihi tegangan izin yaitu 104,4 MPa.
Pemeriksaan dilakukan dengan mensimulasikan gaya tersebut pada struktur pile
cap jembatan untuk mendapatkan pengaruh tabrakan kapal pada struktur beton
pile cap, terutama pada bagian sambungan antara pondasi dan pile cap.
Simulasi menggunakan SAP2000 dengan pemodelan rigid pada struktur pile cap
dan pondasi tiang pancang seperti gambar 7 berikut.
Gambar 7.Full model tiang dan pile cap.
Didapatkan bahwa terjadi tegangan tarik sebesar 3,1 MPa yaitu pada bagian
sambungan tiang pancang dan pile cap seperti pada gambar 8 berikut.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Gambar 8. Tegangan Normal Detail Irisan Pile-Cap
Apabila tegangan-tegangan yang terjadi pada pile cap telah melebihi izin yaitu
untuk beton K-350 kuat izin tekan beton adalah 0.45f’c = 13.0725 Mpa dan kuat
izin tarik beton adalah 0.33 √f’c = 1.77 MPa, maka joint tiang pancang dan pile
cap tidak lagi rigid, melainkan menjadi pinned.
Akibat tabrakan tersebut displacement aktual yang pernah terjadi lebih besar dari
displacement permanent yaitu pada saat joint antara pile cap dan pondasi
berubah menjadi pinned, sehingga momen maksimum tidak lagi terjadi pada pile
head (kondisi rigid) melainkan pada tengah tiang. Analisa ini untuk mendapatkan
apakah tegangan maksimum yang terjadi pada tiang pancang dibandingkan
dengan tegangan izin baja Grade-2, f’y = 240 MPa, tegangan izin adalah 240 x
0.58 = 139.2 MPa. Untuk baja di dalam air tegangan izin baja direduksi sebesar
25% = 104.4 MPa.
Mengingat bahwa tegangan izin tarik beton adalah 1,77 MPa, dari hasil analisa
ini disimpulkan bahwa telah beton telah hancur sehingga sambungan tidak lagi
berupa rigid tetapi telah menjadi sendi.
Dari hasil pengamatan di lokasi kondisi sambungan memberikan kondisi yang
sama dengan analisa yang dilakukan, dapat dilihat pada gambar 9 berikut.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
5800 KN
∆=17.5 cm
Sambungan menjadi pin dan gaya tabrakan masih tetap bekerja
5800 KN
∆=17.5 cm ∆>17.5 cm
Timbul perilaku struktur yang baru
Bidang momen awal
Bidang momen akhir
Gambar 9. Keretakan beton yang menyebabkan tipe sambungan menjadi sendi.
Melihat kondisi sambungan tersebut, kelelehan struktur tiang pancang tidak
hanya terjadi pada ujung tiang. Ilustrasi dari analisa selanjutnya dapat dilihat
pada gambar berikut 10 berikut.
Gambar 10. Iustrasi analisa terhadap kondisi sambungan sendi
Dari hasil analisa yang dilakukan didapatkan bahwa deformasi yang terjadi pada
kondisi sambungan sendi adalah 79,8 cm seperti pada gambar 11, dengan
momen maksimum yang terjadi adalah 5230 kNm yang menyebabkan tegangan
pada baja 367 MPa, melebihi tegangan izin baja.
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
Gambar 11. Deformasi pasca sambungan sendi
4. Kesimpulan dan saran
4.1. Kesimpulan
a. Kondisi tegangan pipa DED (rencana) adalah 33.7 MPa, jauh dari
tegangan izin (104.4 MPa untuk pipa baja Grade-2 yang digunakan
untuk konstruksi di dalam tanah).
b. Perubahan posisi yang ada paska tumbukan merupakan perpindahan
permanen. Gaya yang menyebabkan perpinda-han ini kurang lebih
sebesar 5800 kN dan menimbulkan momen pada kepala tiang sebesar -
3030 kNm/tiang dengan asumsi hubungan antara tiang dan pile-cap
adalah rigid. Momen sebesar ini menyebabkan tegang-an lentur pada
pipa baja komposit sebesar 229 MPa (6,5x dari tegangan rencana
DED).
c. Sesuai dengan data yang diterima, kuat tekan beton (fc’) adalah 30
MPa. Berdasarkan dari Analisa Lokal (local analysis) dengan
menggunakan program FEM didapatkan, telah terjadi tegangan tarik
pada beton sebesar 3.1 MPa pada permukaan bawah pile-cap sampai
kedalaman berkisar 80mm dan secara gradualli menjadi 1 MPa sampai
kedalaman 200 mm (puncak tiang dalam beton pile-cap). Hal ini
ditandai dengan banyaknya retak atau beton lepas (spalling) pada sisi
depan tiang (arah tumbukan).
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
d. Dengan terjadinya tegangan tarik yang melebihi tegangan tarik izin
seperti dijelaskan pada butir c. di atas, dicurigai (karena memerlukan
analisa lebih detail) telah terjadi perubahan sistem sambungan dari
kondisi rigid (DED) menjadi kondisi pinned.
e. Apabila kondisi pinned ini terjadi, maka momen maksimum berada pada
bagian tengah tiang pancang (tidak pada puncak seperti pada
hubungan rigid) dan akan menyebab-kan tegangan sebesar 367 MPa
yang melebih tegangan leleh yaitu 240 MPa.
4.2. Saran
a. Mengingat kondisi struktur pilar pada point kesimpulan di atas,
diperlukan penanganan perkuatan struktur keseluruhan dilakukan untuk
mengantisipasi beban pada saat pelaksanaan maupun beban pada saat
layan.
b. Sambungan yang telah menjadi sendi harus dikembalikan ke keadaan
rigid di mana untuk mencegah perbesaran momen akibat gaya lateral
pada masa layan. Pengembalian kondisi dapat dilakukan dengan
menambahkan bracing yang saling terkait pada seluruh grup tiang dan
dilapisi dengan beton pada dasar poer.
c. Stabilitas pilar yang ada sekarang sudah tidak aman lagi. Akibat tiang
pancang telah leleh, kemampuan tiang diragukan untuk dapat
menopang beban hidup pada saat layan. Diperlukan perkuatan
penambahan tiang-tiang pancang baru untuk mengantisipasi penurunan
mutu tiang pancang baja. Diharapkan agar beban hidup yang bekerja
pada saat layan ditopang oleh tiang-tiang pancang yang baru. Transfer
beban dapat dilakukan dengan penambahan dimensi pilar baru yang
disambung dengan pilar lama dengan menggunakan baja tulangan.
Selain itu penambahan bracing antara pile group lama dengan yang
baru juga dilakukan.
d. Mengingat tiang pancang baja telah leleh dan kemampuannya
menurun, diperlukan perkuatan pada tiang pancang baja untuk
mengantisipasi ketidakpastian distribusi beban-beban jembatan ke
perkuatan struktur sehingga struktur baja yang telah leleh tetap
Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan
Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST
Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc
mendapatkan beban-beban jembatan. Perkuatan dilakukan pada
seluruh elemen-elemen baja yang telah leleh.
e. Mengingat posisi pilar sangat rentan terhadap tabrakan ponton, maka
desain dan pelaksanaan perkuatan jembatan dilakukan bersamaan
dengan disain dan pelaksanaan struktur pelindung pilar (fender).
f. Daftar Pustaka
1. SNI T-12-2004, Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, Badan
Standarisasi Nasional.