uraian singkat - digilib.its.ac.id · proposal proyek akhir perencanaan jembatan kali barek...

PROPOSAL PROYEK AKHIR PERENCANAAN JEMBATAN KALI BAREK KABUPATEN

MALANG DENGAN SISTEM BUSUR RANGKA BAJA

PROGRAM LANJUT JENJANG DIPLOMA 4 TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

URAIAN SINGKAT

Pada perencanaan jembatan busur baja dalam tugas akhir ini dijelaskan perihal uraian

proses perencanaan jembatan busur. Pada proses pendahuluan, diawali dengan penjelasan

mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan permasalahannya, tujuan

perencanaan, batasan masalah hingga manfaat dari dibangunnya jembatan tersebut.

Kemudian, dijelaskan perihal dasar-dasar perencanaan dengan pedoman yang digunakan

yaitu RSNI T-02 2005, RSNI T-03-2005, BMS 1992 (BDM dan PPTJ) dan AISC-LRFD.

Tahap awal perencanaan yaitu dengan merencanakan jembatan dengan bentang 120m

dengan sistem lalu lintas 2 lajur 2 arah dengan lebar total 13m tanpa median. Dengan desain

untuk trotoar direncanakan selebar 2 x 1,0 m sepanjang jembatan. Jembatan di disain dengan

pelata lantai kendaraan, trotoar, gelagar memanjang dan melintang serta konstruksi pemikul

rangka utama yaitu busur rangka baja. Analisa dengan menggunakan program SAP 2000

dilakukan setelah diketahui beban – beban yang bekerja pada konstruksi tersebut untuk

mendapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja, khususnya untuk konstruksi pemikul utama

dan konstruksi sekundernya. Kemudian dilakukan kontrol tegangan dan perhitungan

sambungan.

Jembatan Kali Barek akan direncanakan dengan sistem busur rangka baja. Di mana

jembatan tersebut akan direncanakan dengan satu bentang yang memiliki panjang bentang

120 m. Dengan desain busur rangka baja diharapkan mampu menerima beban beban yang

terjadi, begitu pula mampu menerima beban kendaraan berat. Untuk struktur bangunan

bawah direncanakan abutment (kepala jembatan) dengan pondasi tiang pancang sesuai

perhitungan.





BAB I

PENDAHULUAN

2.1. Latar Belakang

Di jalan lintas selatan propinsi Jawa Timur pada ruas jalan Metaraman -

Wonogoro. Lokasi jembatan ini terletak pada daerah pegunungan yang jauh dari jalan

raya dan sulit dilalui kendaraan bermotor, sehingga kehidupan sosial masyarakat sekitar

sangat rendah. Dengan adanya pembangunan jembatan ini berfungsi meningkatkan

perekonomian di Kabupaten Malang, karena setelah pembangunan jembatan akan ada

pembuatan jalan baru termasuk jembatan Kali Barek. Selain untuk kegiatan

perekonomian, juga meningkatkan distribusi barang dan jasa. Semakin banyak kegiatan

yang dilakukan, semakin diperlukan sarana yang baik untuk kelancaran kegiatan. Oleh

karena itu perlu akses jembatan penghubung antar wilayah perlu dioptimalkan.

Kondisi jembatan Kali Barek merupakan jembatan beton gilder dengan bentang ±

120m. Dengan bentang tersebut, di bagi menjadi 3, yaitu dengan panjang bentang

masing-masing 40m. Untuk kondisi sungai, pada kondisi normal tinggi air (MAT) adalah

1,00 m. Sedangkan pada kondisi banjir, tinggi muka air banjir mencapai 2,0 m. Jembatan

Kali Barek tergolong jembatan dengan bentang panjang, oleh karena itu akan lebih

efektif dengan menggunakan busur rangka baja.

Jembatan Kali Barek terletak di ruas jalan Mentaram – Wonogoro Malang Selatan

adalah proyek pembangunan jembatan dari Pemerintah Propinsi Jawa Timur Dinas

Pekerjaan Umum Bina Marga. Proyek jembatan Kali Barek ini struktur atas akan

direncanakan busur rangka baja dan struktur bawahnya direncanakan pondasi tiang

pancang. Jembatan Kali Barek mempunyai bentang 120 m yang tergolong bentang

panjang maka dapat direncanakan menggunakan sistem busur rangka baja.

Alasan digunakan busur baja untuk jembatan ini karena konstruksi tersebut

(busur) efektif untuk jembatan bentang panjang dan dapat mengurangi momen lentur di

lapangan akibat gaya aksial dan gaya normal pada jembatan sehingga penggunaan bahan

menjadi lebih efisien dibandingkan gelagar paralel. Selain itu jembatan busur memiliki

nilai lebih dalam bentuk arsitekturalnya

Dalam penulisan proposal tugas akhir ini akan direncanakan jembatan busur

dengan lantai kendaraan di bawah (Through Arch). Pertimbangan untuk memilih lantai





kendaraan di bawah yaitu mengingat bila menggunakan lantai kendaraan di atas maupun

di tengah, maka pangkal busur akan terkena Muka Air banjir ( MAB ).

Data Existing Jembatan Kali Barek :

Nama Jembatan : Jembatan Kali Barek

Lokasi Jembatan : Ruas jalan Mentaraman – Wonogoro Kabupaten Malang Selatan

Panjang Jembatan : 120 m

Tinggi jembatan : 7-8 m dari lantai kendaraan ke dasar sungai

Lebar Jembatan : 13 m tanpa median meliputi lebar trotoar 2 x 1,0 m (1+11+11)

Jenis Konstruksi : Jembatan Pratekan

Gambar 1.1 Peta Lokasi Proyek





Gambar 1.2 Lokasi Proyek

2.2. Rumusan Masalah

Dalam perencanaan jembatan Kali Barek ini, rumusan masalah yang akan ditinjau

adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana mendisain jembatan dengan sistem busur rangka baja?

2. Bagaimana menentukan preliminary desain profil baja yang akan di gunakan?

3. Bagaimana menganalisa dan mengontrol kestabilan struktur jembatan?

4. Bagaimana merencanakan sambungan baja jembatan?

5. Bagaimana merencanakan struktur bawah jembatan agar mampu menerima beban

dari struktur bangunan atas maupun struktur bangunan bawah jembatan?

6. Bagaimana penggambaran teknik jembatan dan bagian-bagiannya dari hasil

perhitungan dan desain struktur?

2.3. Batasan Masalah

Batasan masalah yang di ambil dari perencanaan jembatan Kali Barek adalah

sebagai berikut :

1. Perencanaan hanya ditinjau dari aspek teknis saja dan tidak dilakukan analisa dari

segi biaya maupun waktu.

2. Perhitungan sambungan dibatasi pada bagian-bagian tertentu yang dianggap

mewakili secara keseluruhan.

3. Analisa struktur menggunakan program bantu SAP 2000





2.4. Tujuan Perencanaan

Tujuan dari perencanaan jembatan busur rangka baja pada jembatan Kali Barek ini

adalah

1. Dapat menentukan dimensi-dimensi pada setiap komponen jembatan, meliputi

struktur bangunan atas dan struktur bangunan bawah

2. Dapat menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan ke dalam gambar rencana

1.5 Manfaat Perencanaan

Manfaat perencanaan jembatan Kali Barek dengan sistem busur rangka baja adalah

1. Mendapatkan ilmu lebih perencanaan struktur jembatan dalam sistem busur

rangka baja

2. Dapat merencanakan jembatan yang mempunyai bentang dengan sistem busur

rangka yang mempunyai bentang 120 meter

3. Dapat sebagai refrensi atau informasi dalam merencanakan struktur jembatan

dengan sistem busur rangka





BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.5. Uraian

Menurut HJ Stryuk dan kawan kawan (1995) Jembatan rangka busur merupakan

jembatan yang mana konstruksi pada gelagar-gelagar induknya dibangun oleh busur

busur. Jembatan busur juga dapat dikatakan sebagai jembatan lengkung. Jembatan ini

mengadakan reaksi tumpuan yang arahnya seseorang pada beban tegak lurus. Gaya

gaya uraian mendatar sering menimbulkan pada bangunan bawah suatu tekanan tinggi

yang pada terrein yang kurang teguh umumnya oleh bangunan bawah tidak dapat

diterima oleh konstruksi konstruksi yang mahal (Sumber : www.wikipedia.com).

Kelebihan utama dari jembatan busur adalah adanya gaya tekan yang

mendominasi gaya pada jembatan busur, oleh karena teknologi beton, baja, maupun

komposit semakin maju pada penggunaan material tersebut dapat mengurangi bobot

jembatan dan meningkatkan panjang lantai jembatan. (Zhong Liu dkk, Journal Bridge

Engineering 2002).

Jenis jembatan busur dibedakan menjadi :

a. Jembatan busur asli

b. Jembatan busur dengan batang tarik

Kedua jenis jembatan busur diatas memiliki perbedaan mendasar pada sistem

beban yang terjadi dimana untuk busur asli memiliki reaksi horizontal akibat adanya

lengkung busur yang dibebankan pada abutmen atau pilar sehingga pondasi harus

memiliki daya dukung yang kuat terhadap gaya horizontal, sehingga diperlukan kondisi

tanah kuat, jembatn busur asli sering dipakai hanya pada daerah yang memiliki daya

dukung yang besar, dan bilamana dipakai pada kondisi tanah yang jelek diperlukan

pondasi aboutment yang mahal. (Roger L. Brockenbrough, Freserick S. Merriit, 1990).

Untuk jenis jembatan busur dengan batang tarik maka tidak menghasilkan gaya

horizontal akibat lengkung busur karena adanya batang tarik yang menahan, jembatan

busur dengan batang tarik dapat digunakan pada berbagai kondisi tanah yang ada.

(Roger L. Brockenbrough, Frederick S. Merritt, 1999). Sehingga jenis permodelan

struktur yang digunakan statis tertentu, jenis jembatan busur dengan batang tarik lebih

efektif bila pondasi yang digunakan venis pondasi dalam (Steel Bridge Handbook).

http://www.wikipedia.com/�





Berdasarkan letak lantai kendaraannya, ada beberapa bentuk jenis yang umum

dipakai yaitu :

1. Deck Arch

Salah satu jenis jembatan busur dimana letak lantainya menopang beban lalu – lintas

secara langsung dan berada di bagian paling atas busur.

Gambar 2.1 Deck Arch

2. Trought Arch

Merupakan jenis lainnya, dimana letak lantai kendaraan jembatan terdapat tepat di

springline busurnya

Gambar 2.2 Trought Arch

3. A Half – Through Arch

Merupakan salah satu jenis jembatan busur dimana lantai kendaraan jembatan

terletak di antara springline dan bagian paling atas busur atau di tengah – tengah.

Gambar 2.3 A Halft - Trought Arch





Untuk pekerjaan pier dapat dilakukan lebih dahulu beserta deck girdernya. Fungsi

dari pier itu sendiri yaitu untuk menyangga deck langsung ke tebing atau tepi sungai

dan menyalurkan semua beban yang diterima oleh deck baik beban lalu lintas untuk

diteruskan ke bagian pondasi. Bagian ini biasanya dimanfaatkan untuk membantu

erection batang-batang lengkungnya.

Berdasarkan tumpuannya, konstruksi busur dapat dibagi menjadi :

1. Tumpuan terjepit

2. Tumpuan satu sendi

3. Tumpuan dua sendi

4. Tumpuan tiga sendi

Batang lengkung merupakan bagian dari struktur yang penting sekali, karena

seluruh beban di sepanjang beban jembatan dipikul oleh batang lengkung. Bagian

struktur ini mengubah gaya-gaya yang berkerja dari beban vertikal dirubah menjadi

gaya horizontal atau tekan sehingga menjadi keuntungan sendiri bagi jembatan tersebut.

Berdasarkan jenis penampang busurnya, konstruksi busur dapat dibagi menjadi :

1. Dinding Penuh

2. Box

3. Rangka

2.6. Pembebanan

Pembebanan yang nantinya akan di analisa dalam jembatan ini antara lain :

1. Beban Tetap.

- Beban Sendiri / Dead Load

Berat dari bagian tersebut dan elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya.

Termasuk dalam hal ini adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan

elemen struktural, ditambah dengan elemen nonstruktural yang dianggap tetap.

(RSNI T-02-2005 pasal 5.2.5)

- Beban Mati Tambahan / Superimposed Dead load.

Merupakan Berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan

yang merupakan elemen non struktural dan mungkin besarnya berubah selama

umur jembatan. Faktor beban mati diatur pada RSNI T-02-2005 pasal 5.3.

- Tekanan Tanah





Koefisien tekanan tanah nominal harus di hitung dari sifat-sifat tanah yang

ditentukan berdasarkan pada kepadatan, kadar kelembaban, kohesi sudut geser

dalam, dan sebagainya. Dan sifat – sifat tanah tersebut dapat diperoleh dari hasil

pengukuran dan pengujian tanah Untuk bagian tanah di belakang dinding penahan

harus diperhitungkan adanya beban tambahan yang bekerja apabila beban lalu –

lintas kemungkinan akan bekerja pada bagian daerah keruntuhan aktif teoritis.

Besarnya beban tambahan ini bekerja secara merata pada bagian tanah yang

dilewati oleh beban lalu – lintas tersebut. Dan beban tambahan ini hanya

diterapkan untuk menghitung tekanan tanah dalam arah lateral saja. (RSNI T-02-

2005 pasal 5.4.2)

.

Gambar 2.4 Tambahan Beban Hidup

2. Beban Lalu – Lintas.

- Beban Lajur “D”

Beban lajur “ D “ bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan

pengaruh pada jembatan yang ekivaklen dengan suatu iring - iringan kendaraan

yang sebenarnya. Beban lajur ” D” terdiri dari beban tersebar merata (UDL) yang

digabung dengan beban garis (KEL).

Beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kPa, dimana besarnya q

tergantung pada panjang total :

L ≤ 30 m : q = 9.0 kPa

L > 30 m : q = 9.0 ( 0.5 + 15 / L ) kPa

Dengan pengertian :

q adalah Intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan.

L adalah panjang total jembatan yang dibebani (meter)





Gambar 2.5 Beban Lajur “D”

Beban Garis merupakan satu KEL dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan

tegak lurus dari arah lalu – lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah

49.0 kN/m.

(RSNI T-02-2005 pasal 6.3)

Gambar 2.6 Faktor beban dinamis untuk KEL

- Beban Truck “T”

Pembebanan truck ” T ” terdiri dari kendaraan truck semi trailer yang mempunyai

susunan dan berat as. Berat dari masing – masing as disebarkan menjadi 2 beban

merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan

lantai. Jarak antara 2 as tersebut antara 4.0 m sampai 9.0 m untuk mendapatkan

pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan. (RSNI T-02-2005 pasal 6.4)





Gambar 2.7 Pembebana Truck “T”

- Gaya Rem

Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu – lintas harus diperhtungkan

sebagai gaya dalam arah memanjang, dan dianggap bekerja pada permukaan

lantai kendaraan. Sistem memanjang harus direncanakan untuk menahan gaya

memanjang tersebut, tanap melihat berapa besarnya lebar bangunan. Besarnya

gaya rem diatur dalam RSNI T-02-2005 pasal 6.7.

Dalam perencanaan gaya rem tidak boleh digunakan tanpa beban lalu – lintas

vertikal yang bersangkutan. Dalam hal ini dimana pengaruh beban lalu – lintas

vertikal dapat mengurangi pengaruh dari gaya rem (seperti pada stabilitas guling

dari pangkal jembatan).

Gambar 2.8 Gaya Rem per Lajur 2,75 m





- Pembebanan Pejalan Kaki

Sesuai dengan peraturan RSNI T-02-2005 pasal 6.7. Semua elemen dari trotoar

atau jembatan penyebrangan yang langsung memikul pejalan kaki harus

direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. . Jembatan pejalan kaki dan trotoar

pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari

luas yang di bebani.

Gambar 2.9 Pembebanan untuk Pejalan Kaki

3. Beban Lingkungan

Beban lingkungan meliputi : Beban angin, beban gempa, dan beban akibat

temperature.

- Beban Angin

Gaya nominal ultimate dan daya layan jembatan akibat angin tergantung

kecepatan angin rencana seperti berikut :

T ew = 0.0006 Cw (Vw)2 Ab KN

Dimana :

Vw = Kecepatan angin rencana untuk batas yang ditinjau (m/det).

Cw = Koefisien seret

Ab = Luas koefisien bagian samping jembatan (m2)

Luas ekivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang masif





dalam arah tegak lurus sumbu memnjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas

ekivalen ini dinggap 30 % dari luas yang dibatasi oleh batang – batang bagian

luar. Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas.

Tabel 2.1 Koefisien Seret Cw

Tabel 2.2 Kecepatan Angin Rencana Vw

- Beban Gempa

Dlam suatu perencanaan jembatan harus diperhitungkan juga beban akhibat

gempa. Jembatan Malangsari yang terletak di Kabupaten Banyuwangi ini berada

pada wilayah zona gempa 3.

TEQ = Kh . I . WT

Dimana :

Kh = C . S

Keterangan :

TEQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)

Kh = Koefisien beban gempa horizontal

C = Koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat yang

sesuai





I = Faktor kepentingan

S = Faktor tipe bangunan

WT = Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,

diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kN)

Gambar 2.10 Pembagian wilayah gempa indonesia

2.3 Perencanaan Struktur Jembatan

Perencanaan Struktur Jembatan dapat dibedakan menjadi 2 yaitu Struktur

Sekunder dan Struktur Primer, untuk struktur sekunder pada bagian tiang sandaran,

balok memanjang, balok melintang, dan plat kendaraan, konstruksi pemikul utama.

a. Tiang Sandaran

Beban yang bekerja adalah gaya angin, dan beban sandaran manusia

b. Lantai kendaraan

Beban yang bekerja berasal dari beban kendaraan

c. Balok Memanjang

Beban yang bekerja berasal dari beban sendiri dan beban dari lantai kendaraan

d. Balok Melintang

Beban bekerja berasal dari beban sendiri dan beban balok memanjang

e. Konstruksi Pemikul Utama

Konstruksi pemikul utama merupakan bagian terakhir dari konstruksi bagian

jembatan yang menerima seluruh beban yang ada pada lantai kendaraan kemudian





diteruskan ke tumpuan. Bentuk konstruksi utama yang dipilih adalah konstruksi

busur. Pendekatan pertama bentuk geometrik busur sebagai persamaan parabola.

Perencanaan Tinggi Lengkung Busur

- Tinggi Lengkung busur (f)

Rumus :

1 16 5

fL

≤ ≤ di mana, L adalah panjang bentang

Perencanaan Tinggi Balok Busur

- Syarat tinggi balok busur (t)

170

L s/d 180

L di mana, L adalah panjang bentang

Konstruksi pemikul utama ini terdiri dari :

• Batang Penggantung

Batang penggantung merupakan konstruksi penggantung antara konstruksi lantai

kendaraan dengan konstruksi pemikul yang berupa busur.

• Konstruksi Busur

Konstruksi pemikul utama yang berbentuk busur ini mempunyai keuntungan yaitu

dengan adanya bentuk busur akan terjadi pengurangan momen di lapangan akibat

gaya reaksi horizontal dan gaya normal pada penampang busur relatif lebih

berperan daripada gaya momen, sehingga bentuk busur ini cukup relatif untuk

bentang yang panjang. Penampang busur direncanakan memakai konstruksi box

baja.

Panjang penggantung dicari dengan menggunakan perhitungan pendekatan

persamaan sumbu geometrik.

Persamaan Parabola : ( )2

4. . .n

f X L XY

L−

=

'n nY f Y= −

1) Perencanaan Rangka Batang Selain harus memiliki kekuatan yang cukup, rangka batang juga harus memiliki tinggi

lengkung busur yang yang cukup dan ideal. Sehingga kekuatan busur dapat optimum. Tinggi

lengkung busur tergantung pada panjang bentang jembatan. Dalam buku Bridge Engineering





Handbook, Gerard F. Fox mencontohkan beberapa jembatan yang ada di dunia yang

menggunakan busur rangka baja. Antara lain :

• The Cowlitz River Bridge, di Washington. Jembatan ini memiliki panjang bentang 159 meter

dengan tinggi lengkung busur 45 meter. Sehingga perbandingan tinggi tampang dengan

panjang bentang adalah 1 : 3,5. Jembatan ini merupakan jembatan beton rangka busur.

• Wanxian Yangtze Bridge, di China. Jembatan ini memiliki panjang bentang 425 meter

dengan tinggi lengkung busur 85 meter. Sehingga perbandingan tinggi tampang dengan

panjang bentang adalah 1 : 5. Jembatan ini merupakan jembatan beton rangka busur

dan merupakan yang terpanjang.

• New River Gorge, di Fayetteville Virginia Barat. Merupakan jembatan busur rangka batang.

Dan merupakan yang terpanjang. Jembatan ini memiliki panjang bentang 518 meter

dengan perbandingan tinggi legkung busur dengan panjang bentang adalah 1 : 4,6.

Dari beberapa contoh di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa perbandingan tinggi muka

tampang busur dengan panjang bentang jembatan adalah berkisar 1 : 4,5 hingga 1 : 6.

Sehingga tinggi lengkung jembatan Kedung Ringin adalah 24 meter.

Tinggi tampang busur untuk jembatan rangka batang adalah sekitar hingga . Dan

jembatan Kedung Ringin direncanakan memiliki tinggi tampang busur 4 meter.

Lebar jembatan rangka batang agar busur kaku, maka harus direncanakan memiliki

perbandingan lebar dan panjang lebih besar sama dengan 1 : 20. Sehingga lebar minimum

jembatan Kedung Ringin adalah 5,5 meter. Dan jembatan Kedung Ringin ini direncanakan

memiliki lebar jembatan 10 meter.

Pada perencanaan rangka baja, interaksi antara unsur rangka utama dan sistem ikatan

lateral strutur jembatan harus dipertimbangkan.

Pengaruh beban global pada struktur harus dihitung sesuai dengan teori elastis,

berdasarkan anggapan bahwa semua unsur adalah lurus. Semua unsur saling berhubungan

dan tiap hubungan terletak pada pertemuan sumbu garis berat unsur-unsur yang relevan dan

semua beban, termasuk berat sendiri unsur, bekerja pada titik hubungan.





a. Perencanaan Batang Tarik

Unsur yang memikul gaya aksial tarik rencana, , dan momen lentur rencana, terhadap

sumbu dasar utama x dan yang dapat menekuk lateral, harus memenuhi yang berikut:

Dengan,

= Kapasitas lentur nominal di luar bidang unsur, diperoleh dengan rumus:

Dengan,

= Kekuatan lentur nominal unsur

= Kekuatan nominal penampang untuk tarik aksial

= Kekuatan lentur nominal penampang yang dikurangi oleh gaya aksial

b. Perencanaan Batang Tekan

Unsur yang memikul gaya aksial tekan rencana, , dan momen lentur rencana, terhadap

sumbu dasar utama x dan yang dapat menekuk lateral, harus memenuhi yang berikut:

Dengan,

= Kapasitas lentur nominal di luar bidang unsur, diperoleh dengan rumus:

Dengan,

= Kekuatan lentur nominal unsur dari unsur tanpa penahan lateral penuh dan di lengkung

terhadap sumbu dasar utama x.

= Kekuatan nominal unsur dalam tekan aksial





c. Perencanaan Ikatan Lateral

Ikatan yang kuat harus memiliki persyaratan menurut Standar Nasional Indonesia T-03-2005.

yaitu:

• Semua beban dan pengaruh beban yang dihitung dapat disalurkan pada struktur

pendukung

• Tahanan dipasang pada semua titik pertemuan, konsisten dengan anggapan yang dibuat

dalam penentuan panjang efektif batang tekan

• Tahanan dipasang pada tiap titik dimana gaya tekan bekerja pada unsur badan, akibat

perubahan arah batang (apakah batang berada pada tarik atau tekan)

Tahanan harus dipasang pada batang tekan sehingga gaya geser lateral dapat disalurkan pada

semua potongan melintang jembatan. Gaya yang terjadi pada ikatan adalah:

Bila perhitungan gaya yang terjadi mencakup gaya lateral (gaya angin). Dan,

Bila perhitungan gaya yang terjadi tidak mencakup gaya lateral.

d. Perencanaan Pelat Pertemuan

Pelat pertemuan harus dibentuk, dan penghubung harus direncanakan agar mencegah

pemusatan tegangan lebih. Panjang pelat pertemuan menurut SNI T-03-2005. adalah:

Dengan,

t = tebal pelat pertemuan

= tegangan leleh nominal bahan pelat pertemuan

2.4 Sambungan

Berdasarkan AISC LRFD pasal 5.3, jenis alat sambung baja terdiri dari:

- Baut,mur, dan ring

- Alat sambung mutu tinggi

- Las

- Penghubung geser jenis paku yang dilas





- Baut Angker

Salah satu cara yang digunakan adalah pengelasan, cara lain ialah menggunakan alat

penyambung seperti paku keling dan baut. ( Struktur Baja Desain dan Perilaku Jilid 1 –

Charles G. Salmon ).

2.4.1 Sambungan las

Sambungan las terdiri dari :

1. Las Tumpul

Las tumpul (groove weld) terutama dipakai untuk menyambung batang struktur yang

bertemu dalam satu bidang. Karena las tumpul bisanya ditujukan untuk menyalurkan

semua batang yang disambungnya.

Gambar 2.11 Jenis Las Tunpul

2. Las Sudut

Las sudut (fillet weld) bersifat ekonomis secara keseluruhan, mudah dibuat, dan

mampu beradaptasi, serta merupakan jenis las yang banyak dipakai dibandingkan

dengan jenis las dasar yang lain. Las ini umumnya memerlukan lebih sedikit presisi

dalam pemasangan karena potongannya saling bertumpangan (overlap), sedang las

tumpul memerlukan kesejajaran yang tepat dan tertentu antara potongan. Las sudut

terutama menguntungkan untuk pengelasan di lapangan, dan untuk menyesuaikan

kembali batang atau sambungan yang difabrikasi dengan toleransi tertentu tetapi

tidak cocok dengan yang dikehendaki.





Gambar 2.12 Pemakaian Las Sudut

3. Las Baji dan Pasak

Las baji dan pasak dapat dipakai secaratersendiri pada sambungan. Manfaat utama

las baji dan pasak ialah menyalurkan gaya geser pada sambungan lewatan bila

ukuran sambungan membatasi panjang yang tersedia untuk las sudut atau las sisi

yang lain. Las baji dan pasak juga berguna untuk mencegah terjadinya tekuk pada

bagian yang saling bertumpang.

Gambar 2.13 Kombinasi Las Baji dan Pasak dengan Las Sudut

2.4.2 Sambungan Baut

Ada dua jenis baut yang biasa dipakai pada konstruksi baja. Yang pertama adalah baut

biasa yang dipakai pada struktur ringan yang menahan beban statis atau untuk menyambung

batang-batang sekunder. Jenis yang kedua adalah baut mutu tinggi, pada waktu pemasangan

dikencangkan sedemikian rupa sehingga menahan suatu tekanan yang besar dan bisa

menjepit dengan keras bagian-bagian struktur yang disambung (Perencanaan Konstruksi





Baja Untuk Insinyur dan Arsitek 1– Rene Amon, Bruce Knobloch, Atanu Mazumder). Untuk

sambungan pada jembatan Malangsari ini akan digunakan baut mutu tinggi.

Gambar 2.14 Sambungan Baut

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

Di mana → Vn = r1 x buf 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

Di mana → 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.





• Gaya yang bekerja adalah gaya geser maksimum antara gelagar memanjang dengan

melintang. (Lihat perencanaan gelagar memanjang)

Pu = 21 x [(Qd x λ) + (QL x λ) + P1]

• Kebutuhan Baut :

n = VdPu

Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan (Pasal 13.4 AISC, LRFD) : (d = 2,0

cm)

3d ≤ S ≤ 15tp

1,5d ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm

1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm

2.5 Perletakan

Kontruksi perletakan harus dapat meneruskan gaya vertikal maupun horizontal

yang bekerja pada jembatan kepada pondasi jembatan, untuk jenis perletakan yang

sering dipakai pada jembatan antara lain :

1. Perletakan Sendi

Untuk perletakan jenis sendi dipakai bila tumpuan jembatan menahan gaya vertikal

dan horizontal dan tidak menahan momen sehingga rotasi pada tumpuan jenis ini

dapat terjadi. Jenis perletakan sendi dapat dibuat dari kontruksi baja

2. Perletakan Rol

Untuk perletakan jenis sendi dipakai bila tumpuan jembatan menahan gaya vertikal

dan tidak menahan momen dan gaya horizontal sehingga rotasi dan perubahan posisi

tumpuan bidang horizontal pada tumpuan jenis ini dapat terjadi.

Jenis perletakan rol dapat dibuat dari kontruksi baja

Jembatan Malangsari akan didesain menggunakan landasan dari karet sintetik

yang didalamnya dilengkapi dengan lapisan – lapisan plat baja (rubber Bearing Pad).

Adapun tahapan perencanaan perletakan sebagai berikut :





1. Penentuan Beban Dan Gerakan Terburuk

Terdiri dari beban tegak lurus pada permukaan tumpuan (V*) dan beban Horisontal (H*)

dan gerakan tangensial dan Perputaran relatif.

• Beban vertikal/reaksi perletakan (V*)

Reaksi total maksimum akibat beban mati dan beban hidup

Ra* = Rb*

Reaksi total maksimum akibat beban mati saja

Ra* = Rb* =[R(Difragma+b.primer&sekunder]

• Gaya horisontal ( H*)

Gaya Horisontal berasal dari beban mati pada kepala jembatan

R akibat beban mati = H1 = 15 % x R

Akibat gempa bumi

H2 = Kh I Wt

Dimana, Kh = C x S (BMS PPTJ hal 2-45)

Akibat gaya rem

H3 = F rem (BMS, BDM hal 2-21)

Akibat pengaruh suhu dan susut

Akibat pengaruh suhu dan susut pada arah melintang dapat diabaikan.

H* total = H1 + H2 + H3 (PPTJ BMS hal 6-76)

Gerakan tangensial (αa αb,αs )

αa =

dimana : H = gaya horisontal

t = tebal karet landasan

G = modulus geser = 0,69 MPA

A = luas denah karet

αb = 0 ( lebar jembatan < 10 meter )

αs = αa + αb (BMS, BDM hal 7-6)





2. Pemilihan Perletakan

Dalam pemilihan perletakan ukuran perletakan biasa didapatkan dari table 7.4 (a)

sampai dengan 7.4 (e) dengan ukuran dan dimensi yang berbeda – beda. (BMS,

BDM sec.7 hal 7-7)

Kontrol Perletakan

Periksa perletakan dengan perumusan dari BMS BDM hal 7-17 sebagai berikut :

• Faktor bentuk harus berada dalam batas yaitu

4 ≤ s ≤ 12

S =

• Jumlah regangan tekan, perputaran, dan geser

Esc + Est + Esh = Et 66,2

≤

• Pembatasan regangan geser

Esh = 0,7 bila Aeff ≥0,9A

Esh = A

Aeff.2 - 1,1bila 0,9 A ≥ Aeff ≥ 0,8 A

• Luas tumpuan eff min Aeff ≥ 0.8 A

• Mencegah lelah khusus pada jembatan

GEscl 69,04,1≤

• Stabilitas perletakan dalam tekan

t

sGboAeffV

3...2*

≤

• Tebal minimun ts dari pelat baja yang tertanam dalam perletakan

3mm mmAfytVt 1000.1.*31≥≤

• Tahanan gesekan tidak cukup, dan tahanan mekanis geseran diperlukan bila :

H* ≥ 0,1 ( V*+ Aeff x 103)

untuk semua kombinasi beban.





2.6 Pondasi

Pada pemilihan pondasi perlu diperhatikan apakah pondasi itu cocok untuk

berbagai keadaan dilapangan dan apakah pondasi itu memungkinkan untuk diselesaikan

secara ekonomis sesuai dengan jadwal kerjanya. Bila keadaan tersebut ikut

dipertimbangkan dalam menentukan macam pondasi, hal-hal berikut ini perlu

dipertimbangkan :

1. Keadaan tanah pondasi

2. Batasan-batasan akibat konstruksi di atasnya (superstructure)

3. Batasan-batasan dari sekelilingnya

4. Waktu dan biaya pekerjaan

Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan tiang pancang yang dipergunakan di

struktur bangunan ini adalah

1. Diusahakan dengan harga yang termurah.

2. Kemampuan menembus lapisan tanah keras tinggi, untuk menghindari terjadinya

tekuk.

3. Mampu menahan pemancangan / pemukulan yang keras, agar tidak hancur ketika

pemancangan berlangsung.

Pondasi jembatan direncanakan menggunakan tiang pancang (Luciano Decourt, 1982 ).

a. Daya dukung tiang pancang

• Daya dukung tiang pancang tunggal

Qu = Qp + Qs

Qs = qs x As = (( Ns/3 ) + 1 ) x As

Di mana :

qs = Tegangan akibat frottement lateral ( t/m2 )

Ns = Harga rata–rata N sepanjang tiang yang tertanam dengan batasan 3≤N≤50

As = keliling x panjang tiang

Qp = qp x Ap = ( Np x K ) x Ap

Dimana :

qp = tegangan di ujung tiang.

Np = harga rata – rata N di dekat ujung tiang

( N1 + N2 + N3 ) / 3

K = koefisien karakteristik tanah





Ap = luas penampang ujung tiang

Daya dukung ijin dari satu tiang pancang yang berdiri sendiri adalah daya dukung

tiang total dibagi dengan suatu angka keamanan.

SF

)QsQp(tiang1ijinP +=

Dengan SF ( Safety Factor ) = 3

• Daya dukung tiang pancang dalam kelompok

P ijin group = N x P ijin 1 tiang x Eff

Di mana :

N = jumlah tiang dalam group

laborre)(Conversen1

m12

90θ1Eff

−−−= Dimana :

θ = arc tan (D / S)

D = diameter tiang

S = jarak antar sumbu tiang (2,5 D – 3 D)

m = jumlah tiang per baris (lajur x)

n = jumlah tiang per kolom (lajur y)

b. Beban maksimum tiang

PultY

maxYMxX

maxXMynPumax P 22 ≤

∑

×+

∑

×+∑=

Di mana :

Pult = Daya dukung ijin tiang dalam 1 kelompok

Pmax = Beban maksimum 1 tiang pancang

Σ Pu = Jumlah total beban aksial

n = Banyaknya tiang dalam kelompok tiang

Mx = Momen yang terjadi pada arah x

My = Momen yang terjadi pada arah y

Xmax= Absis terjauh terhadap titik berat kelompok Tiang

Ymax= Ordinat terjauh terhadap titik berat kelompok Tiang

Σ X2 = Jumlah dari kuadrat absis tiang pancang

Σ Y2 = Jumlah dari kuadrat absis tiang pancang





BAB III

METODOLOGI

2.7. Uraian

Pada bab ini akan di jelaskan bagaimana proses perencanaan yang akan di

lakukan dari pengumpulan data sampai penggambaran perencanaan selesai. Langkah –

langkah secara detail pengerjaan juga akan di jelaskan pada bab ini. Dalam perencanaan

jembatan ini menggunakan literatur seperti Bridge Design Manual ( BMS 1992 ),

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan ( BMS 1992 ), AISC LRFD serta literatur

lain.

Jembatan rangka baja adalah suatu struktur jembatan yang pemikul utamanya

menggunakan profil baja. Pada prinsipnya pada gelagar rangka terjadi gaya tarik dan

tekan yang bekerja pada titik simpul yang di sambung. Dimana gaya-gaya luar hanya

bekerja pada titik simpul.

Data Rencana Jembatan Kali Barek :

Nama Jembatan : Jembatan Kali Barek

Lokasi Jembatan : Ruas jalan Mentaraman – Wonogoro

Kabupaten Malang bagian selatan

Panjang Jembatan : 120 m

Lebar Jembatan : 13 m tanpa median meliputi lebar trotoar 2 x 1m (1+11+1)

Jenis Konstruksi Atas : Jembatan Rangka Busur

Jenis Konstruksi Bawah : Pondasi tiang pancang

Jumlah segmen melintang : 24 segmen, jarak tiap segmen @ 5 meter

Jarak memanjang : jarak tiap gelagar 1,5 meter





2.8. Pengumpulan Data

Data yang di perlukan dalam proses perencanaan jembatan Kali Barek dengan

sistem busur rangka baja adalah sebagai berikut :

1. Data survey pendahuluan,

Data ini diperlukan untuk mengetahui data eksisting dari jembatan.

2. Data hidrologi

Data ini deperlukan unuk menentukan tinggi muka air banjir (MAB) maksimum

yang terjadi, selain itu juga dipakai untuk menentukan elevasi muka jembatan.

3. Data survey topografi,

Data topografi diperlukan dalam menentukan bentang jembatan dan perencanaan

pendekat (Approach Road).

4. Data tanah

Data tanah dilakukan di daerah sekitar jembatan yang akan di bangun untuk

dilakukan pekerjaan sondir boring.

5. Gambar – gambar perencanaan jembatan.

2.9. Struktur Bangunan Atas

Perencanaan Struktur Bangunan Atas merupakan perencanaan preliminary desain

antara lain :

• Penentuan dimensi tebal minimum pelat

Tebal pelat berdasarkan ketentuan PPTJ, BMS hal 6-75 pasal 6.7.1.2 disyaratkan

bahwa tebal pelat lantai kendaraan (ts) harus memenuhi syarati di bawah ini, di

antaranya:

ts > 200 mm

ts > 100 + 40 L mm

L = bentang dari pelat lantai antara pusat tumpuan ( mm )

• Penentuan Dimensi Busur.

Perencanaan struktur busur ini berdasarkan literature BDM, BMS, hal 3-25. Dalam

perencanaan struktur busur yang perlu diperhatikan antara lain :

- Perencanaan Tinggi Lengkung Busur

Tinggi Lengkung busur (f)

Rumus :





51

61

≤≤Lf di mana, L adalah panjang bentang

- Perencanaan Tinggi Tampang Busur

Syarat tinggi tampang busur (t)

L401 s/d L

251 di mana, L adalah panjang bentang

• Perencanaan Shear Connector (Penghubung Geser)

Berdasarkan SNI 03-1729-2002 ps.12.6.1,penghubung geser dapat dari jenis paku

baja berkepala dengan panjang dalam kondisi terpasang tidak kurang dari 4 kali

diameternya atau berupa penampang baja kanal gilas.

2.10. Analisis Struktur Bangunan Atas dengan SAP 2000

Permodelan struktur jembatan dimodelkan dengan menggunakan aplikasi SAP

2000. Dengan aplikasi SAP 2000 diharapkan dapat mengetahui kemampuan

penampang struktur jembatan memenuhi atau tidak. Langkah-langkah dalam proses

analisa struktur antara lain :

1. Mendefinisikan mutu bahan yang akan digunakan.

• Mutu beton, fc’ = 25 MPa.

• Mutu baja = BJ-41

Kuat leleh (fy) = 250 Mpa

Kuat fractur (fu) = 410 Mpa

2. Mendefinisikan beban-beban yang bekerja pada struktur.

3. Perhitungan pelat lantai kendaraan dan kontrol kestabilan pelat.

4. Mendefinisikan jenis profil yang akan digunakan.

• Struktur utama menggunakan box baja.

• Profil penggantung menggunakan profil Wide Flange (WF).

• Profil ikatan angin menggunakan profil Siku.

5. Mendefinisikan kombinasi pembebanan.

Karena pembebanan telah dikalikan dengan factor maka dikombinasi tidak perlu

lagi dikalikan dengan faktor lagi. Kombinasi pembebanan terdiri dari :

• Kombinasi beban tetap (beban mati dan beban hidup)

• Kombinasi beban sementara akibat angin.





• Kombinasi beban sementara akibat gempa.

6. Memodelkan struktur sesuai gambar rencana yang telah dibuat.

7. Menginput beban-beban yang bekerja.

8. Menjalankan proses analisa struktur.

9. Menganalisa gaya-gaya dalam yang bekerja untuk mengontrol kemampuan profil

dalam menanggung beban serta untuk perencanaan sambungan profil. Gaya-gaya

dalam tersebut antara lain :

• Momen.

• Geser, dan

• Aksial atau gaya normal.

10. Analisa joint reaction untuk perhitungan perletakan dan desain pondasi abutment.

11. Desain perletakan dan pondasi abutment.

Pada perletakan, joint reaction yang digunakan adalah gaya vertical dari reaksi

perletakan struktur yang telah dimodelkan.

Pada desain pondasi abutment, gaya-gaya yang bekerja antara lain :

• Gaya vertikal dari reaksi perletakan.

• Beban sendiri abutment dan poer.

• Beban tekanan tanah aktif.

2.11. Struktur Bangunan Bawah

Struktur bangunan bawah yang akan di rencanakan meliputi :

1. Perencanaan abutment, meliputi :

• Perencanaan dimensi abutment.

• Analisa gaya-gaya dalam yang terjadi akibat beban yang bekerja pada abutment.

• Perencanaan tulangan abutment.

2. Perencanaan pondasi tiang pancang meliputi :

• Perencanaan daya dukung tanah.

• Perencanaan kebutuhan tiang pancang dan konfigurasi tiang pancang.

3. Perencanaan poer meliputi :

• Perencanaan dimensi poer.

• Analisa gaya-gaya dalam yang terjadi akibat beban-beban yang bekerja pada

poer.





• Perencanaan tulangan poer.

• Kontrol geser pons.

3.6. Penggambaran

Hasil perhitungan jembatan akan dituangkan dalam bentuk gambar perencanaan,

sebagai berikut :

1. Gambar layout jembatan

2. Gambar tampak jembatan

3. Gambar potongan jembatan

4. Gambar detail jembatan





3.7 Diagram Alur Perencanaan

Mulai

Pengumpulan data

Data Sekunder : 1. Data survey pendahuluan 2. Data penyelidikan tanah 3. Data survey topografi 4. Data perencanaan jembatan 5. Gambar gambar perencanaan jembatan.

Survey lapangan

Mengetahui kondisi lapangan

A

Studi literatur : 1. Buku – buku yang berkaitan dengan

perencanaan. 2. Peraturan-peraturan yang digunakan

dalam perencanaan.

Rumus – rumus dan teori yang dipakai dalam perencanaan





Tidak

Ya

A

Preleminary desain : 1. Perencanaan tiang sandaran 2. Perencanaan pelat lantai kendaraan 3. Perencanaan balok memanjang 4. Prencanaan balok melintang 5. Perencanaan busur rangka utama

Analisa pembebanan pada bangunan atas : 1. Beban mati 2. Beban hidup 3. Beban roda

Analisa Pembebanan dengan SAP

Perencanaan bangunan atas

B

Kontrol bangunan atas

Perencanaan bangunan bawah

Analisa pembebanan pada bangunan bawah : 1. Beban mati 2. Beban hidup 3. Beban lingkungan





Ya

Hasil pembebanan

B

Perhitungan tulangan struktur : Tulangan lentur dan tulangan geser

Kontrol bangunan bawah

Tidak

Gambar perencanaan : 1. Gambar layout jembatan 2. Gambar tampak jembatan 3. Gambar potongan jembatan 4. Gambar detail

Selesai

uraian singkat - digilib.its.ac.id · proposal proyek akhir perencanaan jembatan kali barek...

Documents