Perencanaan Jembatan Tahan Gempa Bentang ≤ 30 M Dengan Gelagar I Berdasarkan SNI 2833-2008 (Perencanaan)

(1)

PERENCANAAN JEMBATAN TAHAN GEMPA BENTANG

≤ 30 M

DENGAN GELAGAR I BERDASARKAN SNI 2833-2008

(PERENCANAAN) Tugas akhir

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh:

NURCAHAYA HUTASOIT 050404068

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Hanya pujian dan hormat kepada Allah atas penyertaan dan kasih karuniaNya yang melimpah sehingga penyusunan tugas akhir ini bisa diselesaikan dengan baik, dimana Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi didalam menyelesaikan program sarjana di Departemen Teknik Sipil,Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu saya didalam bimbingan dan bantuannya yang menjadikan Tugas Akhir ini bisa diselesaikan.Pada kesempatan ini saya ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Ibu Nursyamsi, ST,MT selaku dosen pembimbing saya yang telah banyak memberi waktu, memberi motivasi serta pikirannya didalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir.Besman Surbakti,MT yang turut juga menolong saya untuk menyeleaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof.Dr.Ing Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir Syahrizal selaku Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak/Ibu dosen pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Uniesitas Sumatera Utara.

6. Seluruh Pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian administrasi.

(3)

7. Kedua orangtua saya yang telah setia membantu saya didalam doa dan semangat serta dana sehingga saya bisa menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

8. Buat Abang PKK ku (Bang Iventura Tamba) yang selalu setia berdoa bagi saya dan memberi tuntunan supaya saya tetap semangat didalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Buat Bang Amran, Kak Plorensi yang menjadi pendoa saya, pendengar keluhan didalam penyelesaian tugas akhir ini.

10.Buat adikku Naria yang telah menjadi penolong saya didalam pengetikan tugas akhir ini.

11.Buat adik-adik kelompok saya Samuel yang menjadi teman diskusi didalam penyelesaian tugas akhir ini serta juga Invokavit_ Eklesia (Nani, Sabaria, Tumpal, Bulsem) yang selalu memberi motivasi dan doa.

12.Seluruh teman-teman kelompok (Saor, Dian, Elli, Grace, Trisna,Imelda), atas semangatnya, doa-doanya.

13.Seluruh komponen pelayanan mahasiswa UKM KMK USU UPFT, teman-teman sekost, terimakasih untuk semua dukungannya.

Penulis menyadari bahwa didalam penyusunan tugas akhir ini masih ada kekurangan baik tulisan, buah pikiran yang walaupun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin. Oleh karena itu, dengan tangan terbuka dan kerendahan hati penulis akan menerima saran kritik mengenai Tugas Akhir ini. Besar

(4)

Bentang L ≤ 30 M dengan gelagar I Berdasarkan SNI 2833-2008” dapat member dampak positif bagi pembangunan konstruksi di negeri ini.

Medan, April 2011

Nurcahaya Hutasoit

050404068

(5)

ABSTRAK

Saat ini ada 88.000 jembatan di Indonesia yang terdiri dari dari jembatan nasional dan provinsi.Jumlah itu bukanlah jumlah yang sedikit, tetapi bila kita mereview kembali peristiwa gempa yang menghantam Indonesia misalnya Gempa Aceh tahun 2004, Gempa Nias 2005,Gempa Yogyakarta tahun 2006, Gempa Padang tahun 2010 bisa dikatakan jembatan mengalami hal buruk ketika menerima gempa tesebut dimana sebagian besar jembatan diwilayah itu mengalami kerusakan baik kerusakan besar, menengah dan kecil. Menurut pemerhati jembatan Indonesia, hal ini diakibatkan oleh kemajuan perencanaan teknis jembatan masih kurang berkembang, pelaksanaan yang belum menguasai metode konstruksi sesuai perkembangan teknologi peralatan dan material serta aplikasi jembatan berstandar SNI terbaru kurang tersosialisa kepada pihak yang bersangkutan.

Standar Perencanaan Jembatan Tahan Gempa yang diatur didalam SNI 2833-2008 merupakan modifikasi dan revisi dari SNI 03-2833-2008 dan standar perencanaan jembatan terbaru di Indonesia yang dibuat mengikuti perkembangan teknologi Jepang,New Zealand, dan California.Didalam Standar ini meninjau ulang kembali analisis dinamis pada jembatan, interaksi tanah pada fondasi, periode ulang gempa, koefisien respon gempa, serta perencanaan perletakan jembatan yang dianggap sangat penting karena kerusakan perletakan pada jembatan akan berpengaruh kepada keseluruhan bagian jembatan.

(6)

Adapun tujuan tugas akhir ini adalah untuk merencanakan jembatan sederhana(L≤ 30 m) berstandar SNI 2833-2008. Beban-beban yang dipakai untuk merencanakan jembatan ini adalah RSNI T-022005.Perencanaan struktur bagian atas mengacu pada peraturan ACI 318 dan BMS 1992.Perencanaan tendon pada struktur atas mengacu kepada peraturan ASTM.

Untuk menganalisa struktur pada jembatan digunakan dengan metode penghitungan konvensonal/manual.

(7)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………..…………..i

ABSTRAK………..i

DAFTAR ISI………..………..………iv

DAFTAR NOTASI……….……….viii

DAFTAR LAMPIRAN……….……….x

I. Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang...1

I.2 Maksud dan Tujuan...3

I.3 Pembatasan Masalah...6

I.4 Sistematika Penyusunan Laporan...6

II. Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Defenisi Jembatan...10

II.2 Jembatan Tahan Gempa...17

II.3 Pembebanan Pada Jembatan...40

II.4 Pondasi Tiang Pancang...50

II.5 Data Perencanaan...51

III METODOLOGI III.1 Umum...56

III.2 Metodologi Analisis...56

III.3 Metode Penyusunan...57

(8)

IV Perencanaan Lantai Kendaraan Dan Trotoar

IV.1 Perencanaan Tebal Pelat Lantai Kendaraan... 66

IV.2 Perencanaan Trotoar dan Sandaran...69

V Perencanaan Gelagar Jembatan V.1 Perencanaan Gelagar Memanjang...73

V.2 Kehilangan Tegangan pada Kabel...101

V.3 Tegangan yang Tejadi pada Penampang Balok...107

V.4 Tegangan yang Terjadi Pada Balok Komposit...110

V.5 Perhitungan Sengkang Untuk Bursting Force...120

V.6 Tinjauan Geser...122

V.7 PerhitunganPenghubung Geser ( Shear Connector)...125

V.8 Kontrol Lendutan...127

V.9 Tinjauan Ultimit Balok Prestress...131

VI Perencanaan Abutment VI.1 Data Struktur Bangunan...136

VI.2 Analisis Beban Kerja...138

VI.3 Kombinasi Beban Kerja...147

VI.4 Stabilitas Guling...150

VII Fondasi Abutment VII.1 Data Pondasi...151

VII.2 Daya Dukung Aksial Ijin Tiang...153

(9)

VII.4 Gaya Yang Diterima Tiang...156 VII.5 Kontrol Daya Dukung Ijin Tiang...157

VIII. Penutup

VIII.1 Kesimpulan...158 VIII.2 Saran...158

(10)

ABSTRAK

(11)

Untuk menganalisa struktur pada jembatan digunakan dengan metode penghitungan konvensonal/manual.

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dari segi geografis Indonesia merupakan negara yang sangat subur, mempunyai hasil alam yang sangat melimpah ruah, dan dibawahnya terdapat hasil-hasil pertambangan yang sangat banyak seperti aluminium, timah, emas dan lain sebagainya. Tetapi jangan terlena dengan hal itu, disisi lain Indonesia adalah negara yang rawan dengan bencana khususnya bencana yang diakibatkan oleh pergerakan tektonik didalam tanah atau yang lazim disebut dengan gempa.

Disisi lain peningkatan jumlah penduduk yang sangat drastis mengakibatkan dibutuhkannya teknologi yang lebih baik khususnya dalam dunia konstruksi dalam rangka mempermudah interaksi antara dua daerah dan keamanan serta kenyamanan bagi masyarakat

Kondisi countur tanah di Indonesia pada dasarnya sangat keras sehingga sangat diperkaya dengan banyaknya bukit dan lembah, banyaknya sungai yang memisahkan 2 perbukitan. Hal ini menyebabkan diperlukannya penghubung antara 2 sisi pada sungai tersebut supaya interaksi antar 2 daerah bisa berjalan dengan baik. Penghubung yang dimaksud adalah jembatan, sebagai infrastruktur yang mempunyai peranan yang sangat penting didalam pergerakan perekonomian masyarakat.

(13)

Melihat perkembangan dunia konstruksi Indonesia secara kuantitas sangat banyak, hal ini bisa kita lihat dengan banyaknya jembatan penghubung yang sudah didirikan di berbagai daerah di Indonesia baik jembatan sederhana dengan perletakan sederhana atau jembatan layang dengan perletakan yang super canggih. Tetapi dengan melihat kejadian-kejadian yang terjadi dinegara ini, hancurnya jembatan-jembatan yang diakibatkan oleh gempa baik kerusakan akibat lemahnya penyokong, lemahnya bagian struktur bawah jembatan dan kurang mendukungnya tanah disekeliling jembatan tersebut telah membuktikan bahwa betapa jauhnya kualitas standar jembatan tahan gempa yang sebelumnya, maka untuk mengurangi tingkat kerusakan pada jembatan, para engineer-engineer yang ada di Indonesia melakukan penelitian lebih lanjut tentang kerusakan-kerusakan jembatan yang ada d inegara ini, hal inilah yang mendasari dikeluarkannya Standar Nasional Indonesia 2833-2008 yang mengatur tentang perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan.

Standard ini merupakan modifikasi dan peninjauan ulang peraturan gempa dari yang sebelumnya yang disesuaikan dengan perkembangan teknologi sehingga bisa menjawab kebutuhan didalam negeri, standard ini juga mempertimbangkan dan mengikuti perkembangan spesifikasi 3 negara yaitu Jepang dan New Zealand serta California. Hal ini disebabkan karena negara tersebut juga memiliki tingkat kerawanaan terhadap gempa yang sangat tinggi dan kesuksesan negara tersebut

(14)

didalam mengembangkan konstruksi khususnya jembatan mengalami pertumbuhan yang sangat pesat.

Dengan melihat hal ini, penulis mencoba untuk merencanakan sebuah jembatan precast bentang 20 meter sesuai dengan SNI 2833-2008 baik bagian atas struktur (superstructure) dan bagian bawah struktur(substructure) jembatan tersebut.

I.2 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan pembahasan Tugas Akhir ini adalah:  Dari segi akademis

Menyelesaikan kurikulum Teknik Sipil dimana setiap mahasiswa yang ingin menyelesaikan studi Sarjana Strata 1( S1) di Jurusan Teknik Sipil,Fakultas Teknik, Universitasa Sumatera Utara harus membuat sebuah tulisan baik berupa studi kasus, studi literatur, perencanaan/designing, penelitian. Dalam tugas akhir ini yang dibahas adalah perencanaan jembatan.

 Dari segi pembahasan masalah

Saat ini ada 88 ribu jembatan di Indonesia dan sebagian besar melintasi sungai kecil. Jumlah tersebut bukanlah jumlah yang sedikit. Untuk ruas jalan nasional dan provinsi saja memiliki sekitar 32 ribu jembatan dengan panjang total sekitar 54 ribu meter. Jumlah jembatan yang melintasi sungai-sungai dengan lebar lebih dari 100 meter kurang dari 2%. Ini menunjukkan bahwa kebijaksanaan penggunaan bangunan atas dengan tipe dan panjang standar harus lebih diprioritaskan untuk mempercepat program penanganan jaringan jalan secara nasional. Namun demikian,

(15)

perkembangan teknologi pembangunan jembatan di Indonesia bukan berarti tidak mengalami peningkatan. Dari tahun ke tahun teknologi jembatan di Indonesia sebenarnya mengalami peningkatan yang cukup pesat sejalan dengan kebutuhan prasarana infrastuktur darat dan air yang kian berkembang.

Tetapi perlu dipahami dengan baik bahwa kondisi teknis jembatan yang ada di Indonesia saat ini sangat memprihatinkan. Berikut beberapa permasalahan teknis jembatan di Indonesia adalah:

• Kemampuan perencanaan teknis jembatan di daerah kurang mengikuti kemajuan teknologi perencanaan baik untuk jembatan standar apalagi jembatan-jembtan khusus.

• Kegagalan bangunan jembatan, mulai dari penurunan & kerusakan oprit, pergeseran & keruntuhan abutmen dan pilar, retak dan runtuhnya lantai jembatan, rusaknya bangunan pelengkap jembatan, sampai dengan keruntuhan waktu, gerusan air, gempa, longsoran, karat, dan lain-lain, maupun disebabkan oleh manusia seperti : beban berlebih, tabrakan, dan lain-lain.

• Pelaksanaan yang belum menguasai metode konstruksi sesuai dengan perkembangan teknologi peralatan dan material.

• Perbaikan/rehabilitasi terhadap kerusakan pada jembatan kurang mengikuti perkembangan teknologi material yang tepat untuk perbaikan.

(16)

• Penguasaan teknologi perencanaan, metode pelaksanaan, peralatan, material/ bahan yang terbatas unluk pembangunan jembatan panjang, yang makin banyak dibutuhkan saat ini.

Itulah segelintir masalah besar yang ada di Indonesia. yang sebagian besar permasalahan tersebut ditimbulkan oleh goncangan gempa seperti yang telah dijelaskan didalam latar belakang. Pengaruh buruk dari permasalahan ini menyangkut keselamatan masyarakat dan kurang berkembangnya ekonomi masyarakat antar daerah.

Melihat indikasi ini, penulis mencoba merencanakan sebuah jembatan bentang 20 meter berdasarkan SNI 2833-2008 yang mengatur tentang standard ketahanan gempa pada jembatan.

Besar harapan penulis, tugas akhir ini bermanfaat bagi masyarakat khususnya kepada para engineer-engineer sipil, kontraktor-kontraktor, konsultan-konsultan yang menjadi agen utama didalam perencanaan jembatan berstandar SNI.

Untuk keperluan ini dan juga untuk tugas akhir ini dibutuhkan beberapa referensi yang mendukung antara lain: SNI 2833-2008, Earthquake Resistant Design for Civil Engineering in Japan, Earthquake Resistant Desigen in New Zealand,Bridge Management System (BMS ‘92), Peraturan Muatan untuk Jembatan Jalan Raya, Perencanaan beban gempa untuk jembatanPd T-04-2004-B.

(17)

I.3 Pembatasan Masalah

Karena pertimbangan keterbatasan penulis, maka untuk memperoleh hasil yang lebih baik dalam perencanaan maka penulis melakukan pembatasan pembahasan dalam perencanaan.

Adapun pembatasan ruang lingkup perencanaan ini adalah:

a. Jembatan yang direncanakan adalah jembatan beton prategang dengan bentangan 20 m

b. Jembatan yang direncanakan berdasarkan SNI 2833-2008 c. Data tanah dan data perencanaan merupakan asumsi penulis d. Ikatan angin dan pengaku disesuaikan dengan asumsi data e. Faktor estetika jembatan tidak diperhitungkan

f. Dalam perhitungtan tugas akhir ini tidak memperhitungkan biaya total pemasangan yang mencakup biaya tenaga kerja, biaya bahan.

g. Pengaruh aliran sungai di bawah jembatan tidak diperhitungkan h. Gelagar utama menggunakan profil I Girder

i. Penyelesaian gaya-gaya dalam struktur diselesaikan dengan menghitung dengan statika manual

I.4 Sistematika Penyusunan Laporan

Sistematika laporan yang akan penulis susun adalah: III. Bab I Pendahuluan

(18)

I.2 Maksud dan Tujuan I.3 Pembatasan Masalah

I.4 Sistematika Penyusunan Laporan IV. Bab II Tinjauan Pustaka

II.1 Defenisi Jembatan

II.2 Jembatan Tahan Gempa17 II.3 Pembebanan Pada Jembatan

II.4 Pondasi Tiang Pancang III METODOLOGI

III.1 Umum III.2 Metodologi Analisis III.3 Metode Penyusunan

III.4 Diagram Alir

IV Perencanaan Lantai Kendaraan Dan Trotoar

IV.1 Perencanaan Tebal Pelat Lantai Kendaraan

IV.2 Perencanaan Trotoar dan SandaranV Perencanaan Gelagar Jembatan V. Perencanaan Gelagar Memanjang

V.1 Kehilangan Tegangan pada Kabel

V.2 Tegangan yang Tejadi pada Penampang Balok V.3 Tegangan yang Terjadi Pada Balok Komposit V.4 Perhitungan Sengkang Untuk Bursting Force V.5 Tinjauan Geser

(19)

V.7 Kontrol Lendutan

V.8 Tinjauan Ultimit Balok Prestress

VI Perencanaan Abutment

VI.1 Data Struktur Bangunan VI.2 Analisis Beban Kerja

VI.3 Kombinasi Beban Kerja VI.4 Stabilitas Guling

VII Fondasi Abutment VII.1 Data Pondasi

VII.2 Daya Dukung Aksial Ijin Tiang VII.3 Daya Dukung Lateral Ijin Bor VII.4 Gaya Yang Diterima Tiang VII.5 Kontrol Daya Dukung Ijin Tiang VIII. Penutup

VIII.1 Kesimpulan VIII.2 Saran

(20)

BAB II

Tinjauan Pustaka

II.1 Defenisi Jembatan

Jembatan adalah satu struktur yang dibuat untuk menyeberangi jurang atau rintangan seperti membolehkan laluan pejalan kaki, pemandu kenderaan atau kereta api di atas halangan itu.

Jembatan terdiri dari enam bagian pokok yaitu:

1. Bagian atas jembatan, yaitu: bagian struktur jembatan yang berada pada bagian atas jembatan, yang berfungsi untuk menampung beban-beban yang ditimbulkan oleh lalu lintas orang dan kendaraan dan juga yang lain kemudian menyalurkannya kebangunan bawah.

2. Landasan adalah bagian ujung bawah dari suatu bagian atas jembatan yang berfungsi menyalurkan gaya-gaya reaksi dari bangunan atas kebangunan bawah.

3. Bagian bawah jembatan yaitu bagian struktur jembatan yang berada dibawah struktur atas jembatan yang berfunsi untuk menerima/memikul beban-beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian menyalurkannya ke pondasi.

4. Pondasi yaitu bagian struktur jembatan yang berfungsi untuk menerima beban-beban dari bangunan bawah dan menyalurkannya ke tanah.

(21)

5. Oprit yaitu timbunan tanah di belakang abutment , timbunan tanah ini harus dibuat sepadat mungkin, untuk menghindari terjadinya settlement. 6. Bangunan pengaman jembatan yaitu: bagian struktur jembatan yang

berfunsi untuk pengamanan terhadap pengaruh sungai yang bersangkutan baik secara langsung maupun tidak langsung.

Sesuai dengan Peraturan Muatan Bina Marga NO.12/1970 (Bina Marga Loading Spec.) lebar jembatan ditentukan sebagai berikut:

1) Untuk 1 jalur jembatan minimum : 2.75 m maksimum : 3.75 m

Untuk 2 jalur lebar jembatan minimum : 5.50 m maksimum : 7.50 m 2) Lebar trotoar umumnya berkisar antara 1.00 m – 1.50 m 3) Lebar kerb : ± 0.50 m

4) Lebar jalan untuk slow traffic : ± 2.50 m

II.1.1 Jenis-jenis jembatan

Jenis-jenis jembatan boleh dikelaskan mengikut kegunaannya ataupun struktur binaannya.

• Dari segi kegunaan

Suatu jembatan biasanya dirancang sama untuk kereta api, untuk pemandu jalan raya atau untuk pejalan kaki. Ada juga jambatan yang dibangun untuk pipa-pipa besar

(22)

batasan dalam penggunaan jembatan; contohnya, ada jembatan yang dikususkan untuk juga jembatan yang dibangun untuk pejalan kaki (jembatan penyeberangan), dan boleh digunakan untuk penunggang sepeda.

a) Jembatan upacara dan hiasan

Setengah jembatan dibuat lebih tinggi daripada yang diperlukan, agar pantulan jembatan itu akan melengkapkan sebuah bulatan. Jembatan seperti ini, yang selalunya dijumpai di taman oriental, dipanggil "Jembatan Bulan", kerana jambatan itu dan

pantulannya menyerupai sebua jembatan dibuat

sungai tiruan sebagai simbol perjalanan ke tempat ataupun keadaan minda yang penting. Ada satu set yang terdiri daripada lima jambatan yang merentasi satu sungai yang berbelit-belit di salah sebuah laman penting di dayang-dayang mereka.

b) Jembatan jalan raya c) Jembatan kereta api d) Jembatan jalan air e) Jembatan jalan pipa f) Jembatan militer

(23)

• Dari segi jenis material yang digunakan:

Perancangan dan bahan asas pembinaan jambatan bergantung kepada lokasi dan juga jenis muatan yang akan ditanggungnya. Berikut adalah beberapa jenis jambatan yang utama:

a. Jembatan batang kayu (log bridge)

Jambatan yang terawal adalah apabila manusia mengambil kesempatan dari pohon kayu yang tumbang merentasi sungai. Jadi, tak hairanlah jika jambatan yang pertama dibuat ialah pokok yang sengaja ditumbangkan meintasi sungai. Kini, jambatan seperti itu hanya digunakan secara sementara, contohnya di tempat2 pembalakan, yang mana jalan yang dibuat hanyalah untuk sementara dan kemudian ditinggalkan. Ini karena jembatan seperti ini mempunyai jangka waktu yang pendek disebabkan oleh pohon menyentuh tanah (yang basah) hingga menyebabkannya mereput, serta serangan dibuat dengan menggunakan tapak konkrit yang tidak ditakungi air dan dijaga dengan baik.

b. Jembatan baja c. Jembatan beton

Jembatan beton ada 2 jenis yaitu beton bertulang dan beton prategang. Pada tugas akhir ini jembatan yang digunakan adalah jembatan beton prategang.

(24)

II.2 Jembatan Beton Prategang

Beton prategang adalah suatu sistem struktur beton khusus dengan cara memberikan tegangan awal tertentu pada komponen sebelum digunakan untuk mendukung beban luar sesuai dengan yang diinginkan.

Sistem ini merupakan paduan antara beton mutu tinggi dan baja tinggi. Seperti diketahui bahan beton tidak kuat untuk menahan tegangan tarik sehingga selalu diusahakan untuk menghindari timbulnya tegangan tarik dalam beton, kelemahan ini dipikul dengan mengaplikasikan baja mutu tinggi yang mampu menahan tegangan tarik.

Berkurang atau lenyapnya tegangan tarik didalam beton mengurangi masalah retak atau bahkan tercapainya keadaan bebas-retak pada tingkat beban kerja.Usaha menghilangkan retak-retak pada beton lebih lanjut berarti mencegah berlangsungnya proses korosi (pengkaratan) tulangan baja melalui proses oksidasi.Tercapainya hal tersebut merupakan salah satu kelebihan beton prategangan dibandingakan dengan beton bertulang biasa, khususnya apabial struktur digunakan ditempat terbuka terhadap cuaca atau lingkungan korosif. Kelebihan beton prategang juga berada pada tingkat beban kerja dan besar gaya prategang yang ditentukan oleh tegangan ijin didalam beton. Hitungan analisis diatur dalam SK SNI T-15-1991 pasal 3.11.2 sampai dengan pasal 3.11.5.

Penerapan prinsip prategang pada komponen struktur beton adalah dengan menggunakan tendon baja. Cara pelaksanaan pemberian prategangan ada 2 (dua) yaitu:

(25)

1. Pratensioning/pra penarikan yaitu memberi prategangan pada beton dimana tendon ditarik untuk ditegangkan sebelum dilakukan pengecoran adukan beton kedalam acuan yang telah disiapkan.

2. Post tensioning/pasca tarik yaitu memberi tegangan pada beton dimana tendon ditarik untuk ditegangkan setelah dilakukan pengecoran adukan beton kedalam acuan.

Keuntungan penggunaan beton prategang:

a. Pada prategang penuh yang bebas dari tegangan-tegangan tarik pada beban kerja, penampang melintangnya dimanfaatkan secara lebih efisien apabila dibandingkan dengan penampang beton bertulang yang retak pada beban kerja.

b. Dalam batas-batas tertentu, suatu beban mati permanen dapat dilawan dengan menambah eksentrisitas gaya prategang dalam suatu unsur struktur prategang sehingga lebih menghemat pemakayan material.

c. Batang beton prategang memiliki perlawanan yang meningkat terhadap gaya geser, hal ini disebabkan karena pengaruh prategang tekan, yang mengurangi tegangan terik utama.

d. Batang lentur beton prategang menjadi lebih kaku pada beban kerja daripada suatu batang bertulang dengan tebal yang sama.

(26)

e. Pemakayan beton dan baja mutu tinggi pada batang prategang menghasilkan batang-batang yang lebih ringan dan lebih langsing daripada yang dimungkinkan dengan pemakayan beton bertulang.

Profil-profil beton prategang bermacam-macam seperti:

a. I b. T c. L d. U

Profil yang akan digunakan pada gelagar utama jembatan untuk perencanaan ini adalah I girder.

Perencanaan Tendon Pada Prategang

Tendon sebagai konstruksi yang tahan terhadap tarik, sehigga didalam perencanaan perletakan tendonnya harus direncanakan dengan baik. Tegangan tendon ekstrim pada kondisi beban kerja tidak dapat melebihi nilai ijin maksimumnya,berdasarkan standar-standar seperti ACI,PCI,AAHSTO,CEP-FIP. Dengan demikian,zona yang membatasi di penampang beton perlu ditetapkan,yaitu selubung yang didalamnya gaya prategang dapat bekerja tanpa menyebabkan terjadinya tarik diserat beton ekstrim.

(27)

ft = 0 = - , untuk abgian prategang saja, sehingga e = dengan demikian titik kern bawah adalah:

kb = ; kt =

Penggunan tendon dalam beton ada dengan dua cara yaitu metode: Draped dan metode Harped. Tendon lurus biasanya digunakan untuk balok pracetak dengan bentang sedang, sedangkan penggunaan tendon lengkung lebih umum digunakan pada elemen pascatarik yang dicor ditempat.Tendon yang tidak lurus ada dua jenis yaitu:

• Draped: mempunyai alinyemen lengkung secara gradual,seperti bentuk parabolik,yang digunakan pada balok yang mengalami beban eksternal terbagi merata.

• Harped: tendon miring dengan diskontinuitas alinyemen dibidang-bidang dimana terdapat beban terpusat,digunakan pada balok yang terutama mengalami beban transversal terpusat.

Eksentrisitas tendon yang didesain di sepanjang bentang diharapkan sedemikian hingga tarik yang terjadi di serat ekstrim balok hanya terbatas atau tidak ada sama sekali di penampang yang menentukan desain.

(28)

II.2 Jembatan Tahan Gempa

Yang dimaksud dengan jembatan tahan gempa adalah jembatan yang mampu meredam gaya gempa yang menghantam jembatan, dan kerusakan yang terjadi apabila terjadi gempa adalah kerusakan setempat, mudah diperbaiki, struktur tidak mengalami keruntuhan/failure,dan dapat dimanfaatkan kembali.

Menurut SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk jembatan jalan raya, aspek jembatan tahan gempa adalah:

1. Struktur daktail dan tidak daktail

2. Perencanaan dan penelitian seismik terkait

3. Analisis seismik untuk jembatan bentang tunggal dan majemuk 4. Analisis interaksi pondasi dan tanah sekitarnnya

5. Analisis perlengkapan perletakan dalam menahan gerakan gempa 6. Analisis perletakan dengan sistem isolasi dasar sebagai peredam gempa 7. Prinsip analisis riwayat waktu

8. Analisis sendi plastis

II.2.1 Sejarah Lahirnya Jembatan Tahan Gempa di Indonesia

Indonesia menempati zona tektonik yang sangat aktif karena 3 lempeng besar dunia dan 9 lempeng lainnya saling bertemu diwilayah Indonesia(Gambar 1) dan membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng yang kompleks. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap gempa bumi.Tingginya aktivitas kegempaan ini terlihat dari hasil

(29)

pencatatan dimana dalam rentang waktu 1897-2009 terdapat lebih dari 14.000 kejadian gempa dengan magnitude M > 5.0. Kejadian gempa-gempa utama (main shocks) dalam rentang waktu tersebut dapat dilihat dalam gambar 2. Dalam enam tahun terakhir telah tercatat berbagai aktivitas gempa besar di Indonesia, yaitu Gemap Aceh disertai Tsunami tahun 2004 (Mw=9.2), Gempa Nias tahun 2005 (Mw=8.7),Gempa Jogja tahun2006 (Mw=6.3), Gempa Tasik tahun 2009 (Mw=7.6), Gempa Padang (Mw=7.6), Gempa Wasior tahun 2010. Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban jiwa, keruntuhan dan kerusakan ribuan infrastruktur termasuk jembatan dan bangunan, serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi.

(30)

Menurut Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010,permasalahan-permasalahan utama dari peristiwa-peristiwa gempa adalah:

1) Sangat potensial mengakibatkan kerugian yang besar;

2) Merupakan kejadian alam yang tidak dapat diperhitungkan dan diperkirakan secara akurat baik kapan dan dimana terjadinya serta magnitudenya;

3) Gempa tidak dapat dicegah.

Karena tidak dapat dicegah dan tidak dapat diperkirakan secara akurat , usaha-usaha yang biasa dilakukan adalah:

a) Menghindari wilayah dimana terdapat fault rupture,kemungkinan tsunami dan landslide;

b) Bangunan sipil termasuk jembatan direncanakan dan dibangun tahan gempa. Pengalaman telah membuktikan bahwa sebagian besar korban dan kejadian yang terjadi gempa disebabkan oleh kerusakan dan kegagalan infrastruktur. Kerusakan akibat gempa dapat dibagi dalam 2 jenis,yaitu: 1) kerusakan tidak langsung pada tanah yang

(31)

menyebabkan terjadinya likuifaksi, cyclic mobility,lateral spreading,kelongsoran lereng,keretakan tanah,subsidence dan deformasi yang berlebihan. 2) kerusakan struktur sebagai akibat langsung dari gaya inersia yang diterima bangunan selama goncangan. Pencegahan kerusakan struktur sebagai akibat langsung dari inersia akibat gerakan tanah dapat dilakukan melaluiproses perencanaan dengan memperhitungkan suatu tingkat beban gempa rencana.Oleh karena itu, dalam perencanaan infrastruktur tahan gempa,analisis dan pemilihan parameter pergerakan tanah mutlak diperlukan untuk mendapatkan beban gempa rencana.

Kegagalan/kerusakan infrastruktur akibat gempa pada jembatan dapat dibagi menjadi 3 yaitu:

1) Melemahnya penyokong atau support; 2) Melemahnya struktur bawah jembatan;

3) Lemahnya kondisi tanah sekitar jembatan tersebut.

Melihat kerusakan akibat gempa khususnya pada jembatan membuat Indonesia khususnya departemen Pekerjaan Umum Nasional harus melakukan pembenahan didalam perencaan jembatan sebagai respons atas kerusakan yang terjadi akibat gempa. Dan respons yang dilakukan oleh Departemen Pekerjaan Umum meninjau ulang kembali SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan Jalan Raya dimana dalam standar ini dijelaskan dinamika struktur agar setiap perencana akan menguasai segi kekuatan ,keamanan dan kinerja ketahanan gempa jembatan dalam suatu proses perencanaan utuh.

(32)

II.2.2 Standar Perencanaan Jembatan Tahan Gempa Berdasarkan SNI 2833-2008

Bebarapa hal-hal yang tercantum didalam perencanaan jembatan tahan gempa dalam SNI-2833-2008 adalah:

1. Cara analisis tahan gempa

Analisis seismik rinci tidak harus dilakukan untuk jembatan dengan bentang tunggal sederhana. Bagaimanapun disyaratkan panjang perletakan minimum (lihat Tabel 4 dan Gambar 2) serta hubungan antara bangunan atas dan bangunan bawah direncanakan menahan gaya inersia yaitu perkalian antara reaksi beban mati dan koefisien gempa. Pilihan prosedur perencanaan tergantung pada tipe jembatan, besarnya koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan. Terdapat empat prosedur analisis (lihat Gambar 1), dimana prosedur 1 dan 2 sesuai untuk perhitungan tangan dan digunakan untuk jembatan beraturan yang terutama bergetar dalam moda pertama. Prosedur 3 dapat diterapkan pada jembatan tidak beraturan yang bergetar dalam beberapa moda sehingga diperlukan program analisis rangka ruang dengan kemampuan dinamis (lihat Tabel 1 dan Tabel 2). Prosedur 4 diperlukan untuk struktur utama dengan geometrik yang rumit dan atau berdekatan dengan patahan gempa aktif.

(33)

Koefisien Percepatan puncak di batuan dasar

(A/g)

Klasifikasi Kepentingan I (Jembatan utama dengan faktor keutamaan 1.25)

Klasifikasi Kepentingan II (jembatan biasa dengan faktor keutamaan 1)

≥0.3 0.20-0.29 0.11-0.19 ≤0.10 D C B A C B B A Tabel Kategori kinerja sismic

Gaya seismik rencana ditentukan dengan membagi gaya elastis dengan faktor Cara Analisis

Statis Semi Dinamis/dinamis 1.Beban seragam/koef gempa 2.Spektral moda tunggal

Rangka Ruang/semi dinamis 3.Spektral Moda majemuk Dinamis

(34)

majemuk Rd = 5 untuk kedua sumbu ortogonal. Faktor Rd = 0,8 untuk hubungan bangunan atas pada kepala jembatan, Rd = 1,0 untuk hubungan kolom pada cap atau bangunan atas dan kolom pada fondasi. Untuk perencanaan fondasi digunakan setengah faktor Rd tetapi untuk tipe pile cap digunakan faktor Rd. Untuk klasifikasi D yaitu analisis rinci, dianjurkan cara perhitungan gaya maksimum yang dikembangkan oleh sendi plastis, sehingga faktor Rd tidak digunakan dalam hal ini.

Panjang perletakan minimum,N (mm) Kateori kinerja seismic N = (203+1.67L+6.66H)(1+0.00125S2

N = (305+ 2.5 L+ 10 H ) (1+0.00125S2

A dan B C dan D Catatan :

− L adalah panjang lantai jembatan (m)

− H adalah tinggi rata-rata dari kolom (m), sama dengan nol untuk bentang tunggal sederhana

− S adalah sudut kemiringan/skew perletakan (derajat)

(35)

2. Koefisien geser dasar

Koefisien geser dasar elastis dan plastis berdasarkan program ‘Shake’ dari California Transportation Code ditentukan dengan rumus (1.a, 1.b) dan Gambar 3 sebagai berikut:

Celastis= A R S C plastis= dengan pengertian:

Celastis adalah koefisien geser dasar tanpa faktor daktilitas dan risiko (Z) Cplastis adalah koefisien geser dasar termasuk faktor daktilitas dan risiko (Z) A adalah percepatan/akselerasi puncak PGA di batuan dasar (g)

R adalah respon batuan dasar;

S adalah amplifikasi di permukaan sesuai tipe tanah; Z adalah faktor reduksi sehubungan daktilitas dan risiko

(36)

Gambar 3 Faktor reduksi pengaruh daktilitas dan resiko (z)

Dengan menghilangkan faktor Z dari spektra respon, diperoleh koefisien geser dasar elastic yang memberikan kebebasan untuk menentukan tingkat daktilitas serta tingkat plastis.

Spektra tanpa faktor Z digunakan dalam analisis dinamis, karena versi spektra yang telah direduksi akan membingungkan. Analisis dinamis menggunakan faktor reduksi Rd sebagai pengganti faktor Z .Koefisien geser dasar elastis (A.R.S) diturunkan untuk percepatan/akselerasi puncak (PGA) wilayah gempa Indonesia dari respon

(37)

spektra “Shake” sesuai konfigurasi tanah.Perkalian tiga faktor A, R dan S menghasilkan spektra elastis dengan 5% redaman. Konfigurasi tanah terbagi dalam tiga jenis: tanah teguh dengan kedalaman batuan (0 m sampai dengan 3 m), tanah sedang dengan kedalaman batuan (3 m sampai dengan 25 m), tanah lembek dengan kedalaman batuan melebihi 25 m. Fondasi pada tanah lembek harus direncanakan lebih aman dari fondasi pada tanah baik.

Koefisien geser dasar C 35lastic juga dapat ditentukan dengan rumus berikut: C elastic= dengan syarat Celastis ≤2.5A

Dengan pengertian:

A adalah akselerasi puncak dibatuan dasar (g) T adalah perioda alami struktur (detik);

S adalah koefisien tanah

Tabel koefisien tanah S (Tanah teguh) S (tanah sedang) S (tanah lembek)

S1=1.0 S2=1.2 S3=1.5

Tabel 6 Akselerasi puncak PGA dibatuan dasar sesuai periode ulang

PGA(g) 50 tahun 100 tahun 200 tahun 500 tahun 1000 tahun Wilayah 1 0.34-0.38 0.40-0.46 0.47-0.53 0.53-0.60 0.59-0.67 Wilayah 2 0.29-0.32 0.35-0.38 0.40-0.44 0.46-0.50 0.52-0.56 Wilayah 3 0.23-0.26 0.27-0.30 0.32-0.35 0.36-0.40 0.40-0.45 Wilayah 4 0.17-0.19 0.20-0.23 0.23-0.26 0.26-0.30 0.29-0.34 Wilayah 5 0.10-0.13 0.11-0.15 0.13-0.18 0.15-0.20 0.17-0.22 Wilayah 6 0.03-0.06 0.04-0.08 0.04-0.09 0.05-0.10 0.06-0.11

(38)

(39)

3. Pengaruh Gaya Inersia

Gaya inersia diperhitungkan pada setiap unit getar rencana (vibration unit) yang sesuaidengan anggapan struktur untuk periode alami (T) yang dibahas lebih lanjut dalam sub bab 4.5.Perencanaan tahan gempa secara plastis (dengan koefisien gempa horizontal rencana) dan secara elasto-plastis (dengan tingkat daktilitas pilihan) menggunakan gaya inersia dalam dua arah horizontal yang saling tegak lurus. Untuk perencanaan tumpuan juga ditinjau gaya inersia dalam arah vertikal. Gaya inersia dalam dua arah horizontal bekerja umumnya dalam arah sumbu jembatan dan arah tegak lurus sumbu jembatan. Tetapi bila arah komponen horizontal tekanan tanah berlainan dengan arah sumbu jembatan dalam perencanaan bangunan bawah, gaya inersia harus mengikuti arah komponen horizontal tekanan tanah dan arah yang tegak lurus padanya (lihat Gambar 7).

(40)

Gambar 3 Arah gerakan gaya inersia Gaya gempa dalam arah ortogonal dikombinasikan sebagai berikut:

Kombinasi beban 1: 100% gaya gerakan memanjang ditambah 30% gaya gerakan melintang.

Kombinasi beban 2: 100% gaya gerakan arah melintang ditambah 30% gerakan arah

memanjang.

5. Perumusan periode alami jembatan

Rumus periode alami ditentukan berdasarkan sistem dinamis dengan satu derajat

(41)

Dengan pengertian:

W adalah berat bangunan bawah jembatan dan bagian bangunan atas yang dipikul (tf);

K adalah konstanta kekakuan (tf/m); g adalah gravitasi (9,8 m/s2).

Bila gaya W bekerja dalam arah horizontal, deformasi simpangan horizontal δ pada

bangunan atas menjadi sebagai berikut:

δ=

sehingga T= 2π = 2π = 2.01

Untuk menghitung periode ulang alami gempa pada jembatan tunggal digunakan cara spectral moda tunggal.Didalam perhitungannya digunakan teori getaran moda tunggal seperti dibawah ini:

(42)

6. Deformasi Jembatan dengn interaksi pondasi 6.1 Deformasi jembatan

Dalam perhitungan periode alami, digunakan kekakuan yang menyebabkan deformasi dalam struktur dengan/tanpa memperhitungkan interaksi tanah fondasi. Deformasi δ (dalam Rumus 5) ditentukan sebagai berikut:

δ = δp + δ0 +θ0 h0 dengan pengertian:

δp adalah deformasi lentur dari badan bangunan bawah (m);

δ0 adalah simpangan lateral dari fondasi (m);

θ0 adalah sudut rotasi dari fondasi (radial);

h0 adalah tinggi terhadap permukaan tanah untuk gaya inersia bangunan atas (m). Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang seragam, deformasi lentur δp ditentukan sebagai berikut:

δ=

+

dengan pengertian:

WU adalah berat bagian bangunan atas yang dipikul oleh bangunan bawah yang ditinjau

(tf, kN);

Wp adalah berat badan bangunan bawah (tf, kN);

EI adalah kekakuan lentur badan bangunan bawah (tf.m2 atau kN.m2);

(43)

hp adalah tinggi badan bangunan bawah (m).

Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang tidak seragam atau berupa portal

kaku, deformasi lentur δp ditentukan dengan memasukan berat bagian bangunan atas dan

berat badan bangunan bawah dalam rumus berikut:

δ

=

W merupakan berat ekuivalen (tf, kN) yang ditentukan sebagai berikut: W = Wu + 0.3 Wp

Simpangan lateral δ0 dan sudut rotasi θ0 dari fondasi (lihat Gambar 11) ditentukan sebagai

berikut:

δ

p =

θ

=

Arr= K θX Asr = Ky θx

Ass = Ky Ars = Ky θx Dimana:

(44)

θx adalah sudut rotasi fondasi keliling sumbu x (rad); Ky adalah konstanta pegas tanah dalam arah y (tf/m); Kθx adalah konstanta pegas rotasi fondasi keliling sumbu x;

Kyθx adalah konstanta pegas dari fondasi akibat simpangan dalam arah y dan rotasi keliling

sumbu x (tf);

Ass,Asr,Ars dan Arr merupakan konstanta pegas tanah yang tergantung pada jenis fondasi

(45)

zθ

y X

Gambar 5 Diagram Beban 6.2 Koefisien reaksi tanah

Koefisien reaksi tanah dasar (subgrade) diperoleh dari rumus berikut: kHo = ED

(46)

ED= 2(1+νD)GD Dengan pengerttian:

kV0 adalah koefisien reaksi tanah dasar arah vertikal (kgf/cm3); ED adalah modulus dinamis deformasi tanah (kgf/cm2);

νD adalah rasio Poisson dinamis tanah (~ 0,3-0,5); GD adalah modulus geser dinamis tanah (kgf/cm2);

γt adalah berat isi tanah (tf/m3);

g adalah percepatan gravitasi (=9,8 m/s2);

VSD adalah kecepatan gelombang geser elastis tanah (m/s). Dimana VSD untuk lapisan i diperoleh dari rumus berikut: VSD = cv Vsi

Cv = 0.8(Vsi<300m/s) Cv = 1.09(Vsi≥300m/s) Dengan pengertian:

VSDi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata dari lapisan tanah i yang digunakan untuk perhitungan pegas tanah (m/s);

Vsi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata untuk lapisan i sesuai rumus 15 (m/s);

cv adalah faktor modifikasi berdasarkan regangan tanah.

Parameter dinamis ditentukan berdasarkan nilai parameter statis N (SPT) sebagai berikut:

(47)

dengan pengertian:

Ni adalah nilai N rata-rata (SPT) lapisan tanah ke-i;

i lapisan ke-i bila tanah dibagi dalam n lapisan dari permukaan sampai tanah keras;

(nilai SPT tanah keras : N≥25 untuk tanah kohesif atau N≥50 untuk tanah kepasiran).

6.3 Interaksi pondasi Pondasi Tiang

Konstanta pegas tanah yang digunakan untuk perhitungan interaksi fondasi tiang

adalah sebagai berikut: Ky= nK1

KZ=nKVP KØX=Nk4+KVP KyØx=-nK2 KVP=ΑapEP/l Dengan pengertian:

n adalah jumlah tiang;

yi adalah koordinat pangkal tiang pada kedudukan i;

K1,K2,K3,K4 adalah koefisien pegas tegak lurus sumbu tiang (tf/m,tf,tf,tf.m); KVP adalah koefisien pegas aksial tiang (tf/m);

(48)

L adalah panjang tiang (m);

α adalah koefisien sesuai rumus 20 atau 21.

Besaran α dapat ditentukan berdasarkan konstanta pegas dengan rumus berikut:

α = λ

γ = λ = l

Dengan pengertian:

Ap adalah luas penampang netto tiang (cm2);

Al adalah luas penampang total tiang (cm2);

Ep adalah modulus elastisitas tiang (kg/cm2);

L adalah panjang tiang (cm);

V adalah panjang keliling tiang (cm);

ks adalah koefisien konstanta pegas reaksi tanah dasar ujung tiang

(kg/cm3);

Cs adalah modulus konstanta pegas geser permukaan tiang (kg/cm3).

Besaran α dapat dihitung dari rumus empiris:

(49)

II.4 Pembebanan pada Jembatan

Berdasarkan RSNI T-02-2005 beban-beban yang mempengaruhi struktur jembatan ada 4 (empat) menurut sumbernya yaitu:

• Beban tetap • Beban lalu lintas • Aksi lingkungan • Aksi-aksi lainnya II.4.1 Beban Tetap

Beban tetap adalah segala beban yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang dianggap merupakan satu kesatuan yang tetap dengannya .Berikut beban tetap yang dipikul oleh jembatan:

1. Berat Sendiri/Dead Load

Beban sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktur ditambah dengan elemen non structural yang dianggap tetap.Faktor berat beban sendiri dapat dilihat di RSNI T-02-2005.

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

K K

Biasa Terkurangi Tetap Baja Aluminium 1.0

Beton Pracetak 1.0

1.1 1.2

0.9 0.85

(50)

Berat sendiri dari bagian bangunan adalah 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 non struktural yang dianggap tetap.

2. Beban Mati Tambahan/Super Imposed Dead Load

Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur jembatan.

Faktor beban untuk beban mati tambahan JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

K K

Biasa Terkurangi Tetap Keadaan Umum 1.0

Keadaan Khusus 1.0

2.0 1.4

0.7 0.8

3. Pengaruh penyusutan dan rangkak

Pengaruh penyusutan dan rangkak harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari jembatan.Apabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh muatan lainnya, maka harga dari rangkak dan penyusutan harus diambil minimum (misalnya: pada waktu transfer dari beton prategang.

(51)

Faktor beban akibat penyusutan dan rangkak JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

K K

Tetap 1.0 1.0

Pengaruh rangkak dan penyusutan harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan-jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari jembatan.ASpabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh muatan lainnya,maka harga dari rangkak tersebut harus diambil minimum (misalnya : pada waktu transfer dari beton prategang).

 Pengaruh prategang

Prategang akan menyebabkan pengaruh sekunder pada komponen-komponen yang terkekang pada bangunan statis tak tentu.Pengaruh sekunder tersebut harus diperhitungkan baik pada batas layan ataupun batas ultimit

Prategang harus diperhitungkan sebelum (selama pelaksanaan) dan sesudah kehilangan tegangan dan kombinasinya dengan beban-beban lainnya

Faktor Beban akibat engaruh prategang JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

(52)

 Tekanan tanah

Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat tanah yang ditentukan berdasarkan kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser dalam dan lain sebagainya.

JANGKA WAKTU

DESKRIPSI FAKTOR BEBAN

K K

Biasa Terkurangi

Tetap Tekanan Tanah Vertikal 1.0 1.25

(1) Tekanan Tanah Lateral 1.0

1.0 1.0 1.25 1.40 0.8 0.7 Lihat penjelasan 1) Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat

tanah.Sifat-sifat tanah (kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser dalam dan lain-lain sebagainya) bisa diperoleh dari hasil pengukuran dan pengujian tanah;

2) Tekanan tanah lateral mempunyai hubungan yang tidak linier dengan sifat-sifat bahan tanah.

 Pengaruh tetap pelaksanaan

Merupakan beban yang muncul akibat metode dan urutan-urutan pelaksanaan jembatan. Beban ini biasanya mempunyai kaitan dengan aksi-aksi lainnnya seperti pra-penegangan dan berat sendiri. Dalam hal ini, pengaruh faktor ini tetap harus dikombinasikan dengan aksi-aksi tersebut dengan faktor beban yang sesuai. Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan diatur pada RSNI-T

(53)

02-Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

K K

Biasa Terkurangi

Tetap 1.0 1.25 0.8

II.4.2 Beban Lalu Lintas − Beban lajur ‘D’

Beban lajur ‘D’ bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri.

(54)

Faktor beban akibat beban lajur “D” JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

K K

Transien 1.0 1.8

− Beban Truck T

Pembebanan truck ‘T’ terdiri dari kendaraan truk semi trailer yang mempunyai susunan dan berat As seperti tertulis dalam Gambar. Berat dari masing-masing As disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontrak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as tersebut bias diubah-ubah antara 4.0 sampai 9.0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.

Faktor beban akibat pembebanan truk “T” JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

(55)

Gambar 7 − Gaya Rem

Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem diatur dalam RSNI-T 02-2005 6.7.

Faktor beban akibat gaya rem JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.8

− Pembebanan Pejalan Kaki

Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal. Trotoar pada jembatan jaaln raya harus direncanakn untuk memikul beban per m2 dari luas

(56)

bangunan yang ditinjau.Untuk jembatan,pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara bersamaan pada keadaan batas ultimit.

JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.8

II.4.3 Aksi-Aksi Lingkungan − Beban Angin

Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Koefisien seret angin dan kecepatan angin rencana diatur dalam RSNI-T-02-2005.7.6.

Faktor beban akibat beban angin JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien 1.0 1.2

(57)

Tipe Jembatan Cw Bangunan atas massif

b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d ≥ 6.0

2.1 1.5 1.25

Bangunan atas rangka 1.2

b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran

d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif

Jangka Waktu Faktor Beban

Sampai 5 km dari pantai >5km dari pantai

Daya Layan 30 m/s 25 m/s

Ultimit 35 m/s 30 m/s

II.5 Sambungan

Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi,pelat buhu) dan alat pengencang (baut dan las).

II.5.1 Perencanaan Sambungan

Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang dihitung.Perencanaan sambungan harus memenuhi syarat berikut :

a) Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan.

b) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan.

c) Sambungan dan komponen sambungan yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya.

(58)

II.5.2 Perencanaan Sambungan Baut

Sambungan dengan menggunakan baut tegangan tinggi, mempunyai kelebihan di dalam segi ekonomis dan penampilan dibandingkan penggunaan paku keling.

II.5.3 Perencanaan Sambungan Las

Proses pengelasan merupakan proses penyambungan dua potong logam dengan pemanasan sampai keadaan plastis atau cair dengan atau lain seperti las tumpul, las sudut dan las pengisi.

 Las tumpul

Las tumpul (groove weld) terutama dipakai untuk menyambung batang struktur yang bertemu pada satu bidang.

(59)

 Las Sudut

Las sudut (filled wild) bersifat ekonomis secara keseluruhan, mudah dibuat dan mampu beradaptasi serta merupakan jenis las yang banyak diapakai dibandingkan jenis las dasar lain.

II.6 Pondasi Tiang Pancang

Tiang Pancang adalah bagian konstruksi bangunan yang terbuat dari kayu, beton dan atau baja yang digunakan untuk mentransmisikan /meneruskan beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah didalam massan tanah.

Untuk mendesain Pondasi Tiang Pancang mutlak diperlukan:  Data tentang tanah dasar

 Daya dukung single pile/group pile

 Analisa negative friction,karena negative skin friction mengakibatkan beban tambahan

Untuk itu diperlukan pengujian sondir dan boring untuk memperoleh data tanah, serta diperlukan perhitungan daya dukung berdasarkan metode kalendering/pemancangan dan test pembebanan.

Secara umum pondasi tiang mempunyai ketentuan-ketentuan perencanaan sebagai berikut:

(60)

 Dengan adanya hubungan antara kepala-kepala tiang satu dengan lainnya mampu menahan perubahan-perubahan bentuk tertentu kearah mendatar/tegak lurus terhadap as tiang.

II.7 Dasar Perencanaan

Pondasi direncanakan dengan baik sehinga gaya luar yang bekerja pada kepala tiang tidak melebihi gaya dukung tiang yang diijinkan, adanya gaya geser negatif dan gaya-gaya yang lain (perbedaan tekanan tanah aktif dan pasif) juga perlu diperhitungkan didalam merencanakan pondasi tiang pancang.

II.7.1 Pemilihan Tiang Pancang

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan didalam pemilihan tiang pancang adalah:

a. Tipe tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri-ciri topografinya. b. Jenis bangunan yang akan dibuat

c. Alasan teknis pada waktu pelaksanaan pemancangan Tiang pancang dibagi atas dua kelompok yaitu:

1. Displacement pile, dimana dalam pemancangannya tidak dilakukan penggalian tanah, melainkan terjadi pemindahan tanah disekitar tiang yang diakibatkan oleh desakan tiang sewaktu pemancangan.

2. Replacement pile, dimana didalam pemasangan dilakukan penggalian lebih dahulu yang dapat menggunakan berbagai cara dan peralatan, kemudian ditempat galian diganti dengan bahan tiang pancang.

(61)

Didalam pemilihan tiang pancang juga perlu diperhatiakn kondisi topografi tanah dasar, berikut adalah ciri topografi tanah dasar yang perlu dipertimbangkan didalam pemilihan tiang pancang:

 Kondisi permukaan/surface condition  Kondisi drainase/drainage condition  Adanya gangguan/obstructions

 Kondisi bangunan disekeliling/adjacent structures  Bangunan kelautan/marine structures

II.7.2 Penentuan panjang tiang

Dalam menentukan panjang tiang harus dicakup faktor-faktor jenis dan fungsi bangunan atas, mekanisme beban dan pelaksanaannya. Penentuan panjang tiang didasarkan atas tumpuan ujung dan tumpuan geser, hal ini disebabkan karena konstruksi bagian atas banyak ragamnya dan juga keadaan tanah banyak macamnya. Apabila tiang geser dipakai pada tanah yang jelek maka penurunan akan terjadi masalah.

Dengan memperhatikan luas dan macam bangunan atas, penggunaan tiang geser masih dapat dipertimbangkan karena panjang tiang berpengaruh kepada biaya konstruksi.

II.7.3 Perhitungan Daya Dukung Tanah

Tanah merupakan kumpulan partikel-partikel yang ukurannya dapat mencakup rentang yang sangat luas. Sebagai pemikul utama beban struktur maka

(62)

berada pada batas yang dapat ditolerir. Karena kegagalan geser tanah dapat menimbulkan distorsi bangunan yang berlebihan dan bahkan keruntuhan. Penurunan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan struktural pada kerangka bangunan.

II.7.4 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok

Daya dukung tiang kelompok dipengaruhi oleh lapisan tanah dibawahnya.Pada tanah lempung dan tanah pasir, daya dukung tiang sangat berbeda jauh, hal ini diakibatkan oleh nilai N dari tanah tersebut.

Daya dukung tiang tunggal akan sangat berbeda dibandingkan daya dukung tiang kelompok khususnya pada tanah lempung. Didalam daya dukung tiang geser kelompok pada lapisan lempung tidak sama dengan daya dukung tiang secara individu dikalikan jumlah tiang dalam kelompok, melainkan akan lebih kecil yang akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung.

Terzaghi dan Peck (1967) mendasarkan pendekatannya atas kekuatan bahwa tiang-tiang dan tanah-tanah diantaranya merupakan satu kesatuan yang akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung.

Gaya-gaya dukungnya dihitung dengan rumus: Pkelompok = ab.Pf + 2 η (a + b) TS

Pf = qo = cNc + qNq + ½ γ BNγ

Ts = kekuatan geser rata-rata, untuk lapisan lempung jenuh –Ts = ½ qu

(63)

Pemancangan tiang pada lapisan pasir akan menyebabkan perubahan kepadatan lapisan di sekitarnya dan diantara masing-masing tiang sehingga akan mempengaruhi penentuan gaya dukungnya.

Untuk menghitung gaya dukung tiang pada lapisan pasir dapat digunakan rumus Mayerhof yang dimodifikasi oleh A.I.J (Architectural Institute of Japan):

Qa = 1/3 (tm)

Qa = gaya dukung yang diijinkan (ton)

Ap = (untuk pipa, D = diameter luas)(m2) = B2 (untuk persegi,B = lebar) (m2)

= HB (tiang H, H = tinngi badan, L = lebar flens) Yp = n D (untuk pipa) (m)

= 2B (untuk persegi) (m) = 2 (H + B) (Tiang H) (m)

N

=

II.7.5 Letak tiang

Letak tiang harus diperhitungkan dengan baik supaya beban yang diterima oleh setiap tiang sama besarnya

Jarak minimum tiang pada umumnya dadalah dari masing-masing sumbu tiang 2.5-3 x diameter tiang. Apabila jarak antara sumbu tiang < 2.5x diameter tiang, maka pengaruh kelompok tiang akan cukup besar pada tiang geser,

(64)

kemampuan tiang tidak dapat dimanfaatkan semaksimal mungki. Sebaliknya apabila jaraknya > 2.5x diameter tiang maka pengaruh kelompok tiang akan cukup kecil.

≥2.5 a’3D

1.25D untuk tiang pancang

Gambar 8 Perletakan Tiang II.7.6 Perhitungan Beban Vertikal Ekivalen

(65)

II.8 Data Perencanaan

Data-data perencanaan yang diasumsikan penulis adalah jembatan yang akan direncanakan adalah jembatan yang melewati sungai, dimana panjang sungai sungainya adalah 20 m dan lebar melintang jembatan adalah 12 m. Jembatan yang akan direncanakan adalah jembatan beton prategang yang tahan gempa. Fungsi jalan adalah jalan ibukota kabupaten/jalan kelas I dengan medan datar, berada pada wilayah gempa 3 berdasarkan peta gempa 2002, diamana kualitas beton yang akan dipakai 35 Mpa, tegangan leleh baja fy = 250Mpa (Bj 41).

(66)

BAB III

METODOLOGI

III.1 Umum

Tentunya didalam sebuah perencanaan konstruksi, perlu analisa yang tepat terhadap segala kondisi yang mendukung didalam perencanaan tersebut, karena hal itu menentukan keakuratan data perencanaan, alur pengerjaan dan juga aturan-aturan yang tepat yang dipilih. Bangunan sipil diharapkan memenuhi syarat kuat, nyaman dan ekonomis.

III.2 Metode Analisis

Perilaku struktur jembatan berbeda dengan struktur lainnya, hal ini disebabkan karena beban yang diterima dan bentuk struktur nya berbeda. Dengan demikian sangat diperlukan analisa yang matang dari seorang perencana dalam menganalisa perilaku struktur yang akan dikerjakan. Perlunya pemodelan struktur dan mencek kembali hal-hal yang mempengruhi perilaku dari jembatan yang akan direncanakan sangat menentukan keberhasilan seorang insinyur sipil dalam merencanakan struktur jembatan.

Analisis perencanaan sebuah jembatan tahan gempa tentunya harus didahului dengan perencanaan yang benar tentang bagaimana merencanakan jembatan biasa atau sering disebut dengan jembatan beton

(67)

bertulang (tanpa memperhitungkan gaya gempa yang akan terjadi pada struktur tersebut).

Perencanaan sebuah jembatan didahului dengan melihat fungsi jembatan yang akan dibangun, karena hal ini akan mempengaruhi bagaimana merencanakan lapisan perkerasan jalan tersebut.

Perencanaan perkerasan jalan akan dipengaruhi oleh: 1) Fungsi jalan

2) Medan jalan yang akan dibangun

3) Lalu lintas yang akan melewati jalan tersebut

III.3 Metode Penyusunan

Didalam laporan ini ada 7 (tujuh) hal yang diasumsikan penulis sebagai garis besar penulisaan laporan ini, dimulai dari studi literatur, pengasumsian data,desain awal, pembebanan dalam jembatan,perencanaan struktur atas, perletakan dan struktur bawah.

III.3.1 Studi Literatur

Didalam menyusun laporan perencanaan jembatan ini penulis menggunakan studi literatur dalam mengumpulkan landasan-landasan teori yang mendukung di dalam perencanaan ini baik itu buku-buku perkuliahan, standar-standar nasional Indonesia yang mendukung dalam perencanan jembatan dan

(68)

struktur, standar-standar negara lain yang punya hubungan dengan standar Indonesia.

Landasan teori yang telah dibuat ini telah dirangkumkan didalam Bab II yang membahas tentang tinjauan pustaka.

III.3.2 Pengumpulan Data

Segala sesuatu hal yang mendukung perencanaan sebuah jembatan tentunya sangat penting. Karena melalui data perencanaan kita dapat menentukan dimensi jembatan.

Berikut data perencanaan yang diasumsikan penulis didalam perencanaan jembatan ini:

1. Data Umum Jembatan

Jembatan yang akan direncanakan adalah jembatan X yang melewati sebuah sungai dan memiliki tingkat kepadatan lalu lintas padat karena berada jalan tersebut dkategorikan sebagai jalan kelas arteri primer dengan LHR > 10000. Jaln tersebut berada pada 10 km dari pantai.

2. Data Sungai

Dan selama 10 tahun terakhir tidak pernah mengalami peluapan di sungai tersebut. Muka air terendah pada sungai tersebut adalah:19/25.

3. Data geologi tanah

Keadaan tanah dan profil bor pada kemungkinan lokasi jembatan untuk menentukan tipe pondasi, letak kualitas quarry terdekat untuk bahan beton.

(69)

meragukan misalnya:apakah ada gejala patahan atau tidak? Daerah retak, retak ratak batuan?

III.3.3 Preliminary Design

Atau sering disebut dengan desain pendahuluan. Didalam preliminary design pembahasan dilakukan pada :

• Statika konstruksi dan dimensi pendahuluan • Material yang digunakan

• Lokasi bangunan bawah • Macam dan bentuk pondasi

Di dalam tugas akhir ini konstruksi jembatan yang akan direncanakan adalah jembatan yang mempunyai bentang utama 20 meter, dan konstruksi jembatan ini diaharapkan mampu menahan gempa dengan periode ulang gempa 50 tahun berdasarkan peta gempa untuk jalan dan jembatan 2008 (ada tercantum). Tebal perkerasan diperkirakan 22 cm.

Material yang akan digunakan didalam perencanaan ini adalah pratekan dimana gelagar utama menggunakan I, yang merupakan produk dari WIKA BETON. Kawat -kawat sress-relieved yang dipakai adalah standard ASTM A 421. Strands terbuat dari 7 kawat dengan memuntir enam diantaranya pada pitch sebesar 12 sampai 16 kali diameter disekeliling kawat lurus yang sedikit lebih besar.

(70)

Tabel Strand Standar Tujuh Kawat untuk Beton Prategang

DATA STRANDS

CABLE-STANDARD ASTM

Jenis Strand GRADE 250

Tegangan leleh strand

fpy= 1465.19 Mpa

fpy =

0.85fpu

Kuat atrik strand

fpu 1723.75

Diameter nominal strand 9.525 mm

Luas tampang nominal satu

strand Ast = 51.6 mm^2

Beban putus minimal satu

strands Pbs= 88.96 kN(100%UTS)

Jumlah kawat untaian

(strands cable) 10 kawat untaian tendon

Diameter selubung ideal 66.675 mm

Luas tampang strands 516 mm^2

Beban putus satu tendon

Pb1 889.6 kN

Modulus elastik strand Es 195000 MPa

Tipe Dongkrak VSL 19

Pondasi yang akan digunakan adalah pondasi tiang pancang. Dimana pemilihan jenis ini dimaksudkan karena kondisi tanah setempat memiliki daya dukung tanah yang sangat rendah.

III.3.4 Pembebanan

Pembebanan pada jembatan tersebut telah dijelaskan dibab-bab sebelumnya.

• Aksi dan beban tetap

(71)

• Beban lalu lintas

Karena bentang jembatan adalah 20 m maka beban terbagi rata yang dipikul adalah: 9.0 kPa (RSNI T-02-2005 Pasal 6.3 hal 15).Sedangkan beban garis nya adalah 49.0 kPa (RSNI T-02-2005 Pasal 6.3.1 hal 15) . Besarnya pembebanan pada truk adalah 500 kN dengan 1 gandar memikul 112.5 kN (RSNI T-02-2005 Pasal 6.4.1 hal 19). Beban pejalan kaki adalah 5 kPa (RSNI T-02-2005 Pasal 6.9 hal 24).Beban Rem yang diterima jembatan adalah 5 % dari beban lajur D ( RSNI Pasal 6.7 hal 22)

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut:

DLA = 0.4 untuk L ≤ 30 m

DLA = 0.4 – 0.0025 *(L – 50) untuk L >30 m • Beban Angin

Beban angin pada jembatan diatur didalam RSNI Pasal 7.6 hal 33. Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus :

TEW = 0.0012* CW * (VW)2 Ab (kN), dimana Cw = 1.25

Kecepatan angin rencana (VW) adalah 30 m/s (berada 10 km dar pantai). Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan

(72)

Transfer beban angin ke lantai jembatan: QEW = [ 1/2*h / x * TEW ] • Beban Gempa

Gaya gempa vertikal pada balok prategang dihitung dengan menggunakan percepatan vertical kebawah sebesar 0.10*g (g = percepatan gravitasi) atau dapat diambil 50 % koefisien gempa horizontal statik ekivalen. Berdasarkan SNI 2833-2008 koefien beban gempa horizontal dihitung dengan:

Kh = C*S

Faktor C (koefisien geser dasar) ditentukan dengan program ‘Shake dari California Transportation Code, dan didalam SNI 2833-2008 dijelaskan bahwa didalam sebuah perencanaan jembatan ada 2 koefisioen geser yang harus dilihat yaitu: koefisien geser dasar elastik dan koefisien geser dasar plastis. Kedua koefisien ini dibedakan dengan faktor daktilitas dan resiko dari sebuah struktur. Kedua koefisien tersebut dihitung dengan:

Celastis = A*R*S Cplastis =

Didalam perencanaan jembatan ini, nilai C dihitung berdasarkan elastisitas dari jembatan, hal ini dilakukan. Karena perencanaan dengan melihat elastisitas jembatan jauh lebih aman dibandingkan dengan plastisistas.

Koefisien geser dasar elastik juga dapat dihitung dengan: Celastis = ,

(73)

T = periode ulang jembatan, perlu diamati bahwa didalam penentuan periode ulang jembatan pelu dilihat apakah analisa yang digunakan untuk menentukan periode tersebut. Didalam SNI 2833-2008 ada 3 (tiga) cara untuk menghitung periode alami jembatan yaitu dengan spektral moda tunggal, moda majemuk dan Eigen Value. Pemilihan metode ini didasarkan pada struktur jembatan tersebut. Pada jembatan sederhana (bentang L < 30 m) metode yang digunakan adalah metode spektral moda tunggal system dinamis satu derajat kebebasan tunggal (SOF) sehingga peiodenya dihitung berdasarkan rumus berikut:

T = 2*π*

,W = berat total bangunan atas yang dipikul = berat sendiri dan berat mati tambahan

Kp = konstanta kekauan struktur yang merupakan gaya horiszontal yang diperlukan untuk menimbulakan satu satuan lendutan

g = gravitasi bumi (9.81 m/det2

III.3.5 Perencanaan Struktur Bagian Atas

Perencanaan struktur bagian atas jembatan mencakup gelagar memanjang dan melintang jembatan.Penghitungan dimensi sturktur bagian atas akan dicantumkan di bab-bab selanjutnya. Gelagar direncanakan dengan menggunakan profil I yang merupakan produk WIKA Beton. Gelagar ini diharapkan mampu

(74)

Seperti diketahui, beton prategang menggalami kehilangan tegangan baik yang diakibatkan oleh susut, rangkak dan sebagainya. Kehilangan yang terjadi pada kondisi normal dapat digunakan untuk estimasi awal kehilangan tegangan total sebagai berikut:

 Untuk struktur pratarik terdiri dari 4 % perpendekan elastic, 6% rangkak pada beton,7% susut pada beton, dan 8% relaksasi baja sehingga kehilangan total untuk struktur pratarik adalah 25 %;

 Untuk struktur pascatarik terdiri dari 1% perependekan elastic,5% rangkak pada beton, 6% susut pada beton, 8% relaksasi baja. Dengan demikian kehilangan total pada struktur paskatarik adalah 20%.

III.3.6 Perencanaan Perletakan

Sistem struktur adalah statis tertentu, ada sendi dan rol sebagai perletakan. Perencanaan perletakan direncanakan berdasarkan beban yang akan diterima oleh perletakan tersebut.

(75)

III.4 Diagram Alir

Mulai

Rencanakan dimensi jembatan

Estimasi kestabilan tanah dan rencanakan

permukaan tanah

Tentukan metode perencanaan gempa(metode koefisien gaya gempaatau metode koefisien gaya

gempa yang termodifikasi)

Hitung koefisien gaya gempa Hitung tegangan internal Apakah ketahanan terhadap gempa memadai? Apakah analisa sinamik dibutuhkan? Analisa dinamik Apakah analisa duktilitas dibutuhkan? Ubahlah dimensi struktur yang telah diasumsikan dengan

kecil

Selesai Modifikasi dimensi

struktur yanag telah diasumsikan

Analis daktilitas Estimasikan bahwa lapisan taanah pasir kemungkinan akan mengalami likuifaksi

Estimasi lapisan tanah diabaikan di perencanaan ketahanan gempa (lapisan tanah kohesif yang sangat

halus)

Hitung alami dasar untuk metode koefisien gaya gempa yang termodifikasi

Apakah ketahanan terhadap gempa memadai? No Yes No No Yes No No Yes Yes Yes

(76)

BAB IV

PERENCANANAAN LANTAI KENDARAAN DAN TROTOAR

IV.1 Perencanaan Lantai Jembatan

Lantai jembatan direncanakan dengan pelat beton bertulang dan dicor ditempat. Seperti di bab-bab sebelumnya tebal pelat lantai kendaraan direncanakan 22 cm dan tebal aspal adalah 50 mm.

(77)

IV.1.1 Pembebanan a. Beban Mati

Berat sendiri pelat:

= 0.22 x 2400 x 1 x 1.3 = 686.4 kg/m’ Berat aspal:

= 0.05 x 2200 x 1 x 1.3 = 143 kg/m’

Berat air hujan:

= 0.05 x 1000 x 1 m = 50 kg/m’ Qd(u) = 879.4kg/m’ b. Beban Hidup

Beban roda Truck “T” = 112.5 Kn

Dengan faktor kejut (DLA = Dynamic Load Allowance) = 0.3 Total muatan:

T = (1 + 0.3) x 112.5 = 146.25 Kn Tu = 1.8 x T = 1.8 x (14625) = 26325 kg

• Momen akibat beban mati: Mp 1 = x Qd(u) x b12

= x 879.4 x 12 = 87.94 kgm

(78)

MU = MD + ML = 87.94 + 3369.6 = 3457.54 kgm. IV.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan

IV.1.2.1 Arah Melintang Data Perencanaan:

fc’ = 35 Mpa

fy = 360 Mpa

selimut beton = 40 mm

Tebal Pelat = 22 cm = 220 mm

Diameter tulangan = 16 mm (arah x) Diameter tulangan = 8 mm (arah y) fc’ = 35 Mpa

β = 0.85 – 8

= 0.85 – 8 = 0.81

Ø tulangan rencana = 16 mm

d = h – ( x Ø tulangan) – decking

= 220 - – 20 = 192 mm

ρb = β1 x x

= 0.81x x = 0.042

(79)

m = = = 12.101

Rn 1 = = = 1.17 N/mm2

ρδ =

= = 0.0033

ρ’ =

= = 0.0038

ρ = ρδ + ρ’ = 0.0033 + 0.0038 = 0.0071

As = ρ x b x d = 0.0071 x 1000 x 192 = 1363.2 mm2

Dipakai tulangan D16- 150 (As = 1407 mm2)

IV.1.2.2 Arah memanjang

Dipakai tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut: As min = 0.00188x A bruto pelat (tulangan deform;fy = 400) As min = 0.00188 x 192 x 1000 = 360.96 mm 2

Dipakai tulangan D10 – 200 (As = 392.5 mm2)

IV.2 Perencanaan Trotoar dan Sandaran IV.2.1 Perhitungan Trotoar

(80)

Tinggi pelat trotoar = tinggi kerb = 20 cm

Mutu beton fc’ = 35 Mpa

Mutu baja fy = 360 Mpa

Mu = 0.2 x 15 x 1 = 3 kNm

d = h – ( Øtulangan) – decking

= 200 – ( x 8) – 20 = 176mm

ρb = β1 x x

= 0.81 x x = 0.042

ρmax = 0.75 ρb (Tabel A-6 Apendiks A)

= 0.75 x 0.042 = 0.0315

ρmin = 0.004

m = = = 12.101

Rn = = = 0.121

(81)

ρperlu < ρmin Pakai ρmin = 0.004

As = ρ x b x d = 0.004 x 1000 x 176 = 704 mm2

Dipakai tulangan D13-150 (As = 884.9 mm2)

IV.2.2 Perhitungan Sandaran Data-data perencanaan: Tinggi tiang sandaran = 1 m

Jarak antar tiang sandaran = 2.5 m Dimensi tiang sandaran = 20 x 20 cm Beban sandaran (w*) = 0.75 kN/m

P = w* x L

= 0.75 x 2.5 = 1.875 kN

Mu = P x 1 = 1.875 x 1 = 1.875 kN/m = 187.5 kgm’

Φ= 0.8(lentur tanpa beban aksial SK SNI T-15-1991-03 Pasal 2.2.3)

Mn = = = 234.375 kgm = 234375 kg mm

Rn = = = 0.049 kg/mm2 = 0.490 N/mm2

ρperlu = = –

(82)

Asperlu = ρ x b x d = 0.004 x 200 x 155= 124mm2

Pakai tulangan 4Ø10 (As = 314 mm2)

Kontrol kekuatan pipa:

Beban sandaran (w*) = 0.75 kN/m= 0.75 kg/cm Beban terpusat = 100 kg

Kontrol lendutan:

Syarat lendutan = = = 0.694

Akibat beban merata (fy) = =

=0.74

Akibat beban terpusat (fx) = = x

= 0.63

= = 0.97 < 1.04

Kontrol kekuatan lentur:

Muy = x 75 x 2.5 = 23.4375 kgm’ Mux = x 100 x 2.5 = 62.5 kgm’

(83)

BAB V

PERENCANAAN GELAGAR MEMANJANG DAN MELINTANG

V.1 Perencanaan Gelagar Memanjang

Data Perencanaan:

Pemilihan Profil Penampang Balok I Beams dan Lebar Efektif

Data Jembatan: Spesific Gravity:

Uraian Notasi Dimensi

(m)

Jenis Bahan Notasi Berat (kN/m3)

Panjang balok prategang

L 20 Beton

Prategang

wc 25

Jarak antara balok prategang

s 1.5 Beton

Bertulang

wc’ 25

(84)

V.1.1 Dimensi Balok Prestress

Panjang bentang melintang jembatan, L3 = 20 m = 20.000 mm Persyaratan tinggi profil yang digunakan:

≤ h ≤ ≤ h ≤

800 ≤ h ≤ 1000 (Dengan menggunakan rumus ini, profil tidak

memenuhi untuk dipakai pada bentang 20 m sehigga menggunakan WIKA PRODUCTS dimana pada bentang 20 meter menggunakan H160.

Jembatan ini menggunakan beton PRECAST I, dengan bentang utama 20 m.

(85)

Kode Lebar(m) Kode Tebal(m)

B1 0.55 H1 0.125

B2 0.185 H2 0.075

B3 0.18 H3 1.25

B4 0.235 H4 0.1

B5 0.65 H5 0.225

1. Beton

Mutu beton I Prestress, K-500

Kuat tekan beton, fc’ = 0.83*K/10 = 41.5 MPa Modulus elastik beton adalah Ec = 4700* =30277.6 MPa

Angka Poisson, ν = 0.2

Modulus Geser, G = Ec / = 14720.1 MPa

Koefisien muai panjang beton, α = 1.0E-05 oC

Kuat tekan beton pada keadaan awal (saat transfer), = 0.8* = 33.20 MPa Tekanan ijin beton saat penarikan: Tekanan Ijin Tekan, 0.60* = 19.92 MPa Tegangan Ijin Tarik, 0.50 = 2.23 MPa Tegangan ijin beton pada keadaan akhir:Tegangan ijin tekan, 0.45* = 18.68MPa

Tegangan ijin tarik,0.50* = 3.22 MPa Mutu beton plat lantai jembatan: K-300

Kuat tekan beton, = 0.83*K/10 =24.9 MPa

(86)

2. Baja

DATA STRANDS

CABLE-STANDARD ASTM

Jenis Strand GRADE 250

Tegangan leleh strand

fpy= 1465.19 Mpa

fpy =

0.85fpu

Kuat atrik strand

fpu 1723.75

Diameter nominal strand 9.525 mm

Luas tampang nominal satu

strand Ast = 51.6 mm^2

Beban putus minimal satu

strands Pbs= 88.96 kN(100%UTS)

Jumlah kawat untaian

(strands cable) 10 kawat untaian tendon

Diameter selubung ideal 66.675 mm

Luas tampang strands 516 mm^2

Beban putus satu tendon

Pb1 889.6 kN

Modulus elastik strand Es 195000 MPa

Tipe Dongkrak VSL 19

3. Baja Tulangan

Untuk merencanakan jembatan tahan gempa maka tulangan yang digunakan adalah tulangan deform/ulir dan minimal mempunyai diameter 12 mm.

Untuk tulangan baja deform/ulir D > 12 mm, digunakan U 36, Kuat leleh baja fy = U*10 = 360 MPa

(87)

V.1.2 Penentuan Lebar Efektif Plat Lantai

Lebar efektif plat (Be) diambil nilai terkecil dari:

- befektif = 0.25 x bentang = 0.25 x L1 = 0.25 x 20 m = 5 m

- befektif = Jarak as ke as balok = 1.50 m

- befektif = 12 x tpelat(ho) = 12 x 0.22 = 2.64 mm Diambil lebar efektif yang terkecil yaitu: 1.5 m

Kuat tekan beton plat, = 0.83 *Kplat = 23.5 MPa Kuat tekan balok, balok = 41.5 MPa

Modulus elastik plat beton = 23452.452 kPa

Modulus elastik balok beton prategang = 30277.6 MPa

(88)

Untuk menghindari hambatan dan kesulitan pada saat pengangkutan, maka balok prategang dibuat dalam bentuk segmental, dengan berat per segmen maksimum 80 kN sehingga dapat diangkut dengan truck kapasitas 80 kN, kemudian segmen-segmen balok tersebut disambung di lokasi jembatan.

V.1.3 Section Properties Balok Prategang Direncanakan jembatan beton prategang dengan:

- L = 20 m

- σtr = 45 MPa. Menghitung w

(89)

No. Lebar Tinggi Tampang Luas Jrk thd alas

Statis momen

Inersia momen

1 0.55 0.125 0.06875 1.5375 0.10570313 0.162518555 8.95182E-05

2 0.185 0.075 0.013875 1.45 0.02011875 0.029172188 6.50391E-06

3 0.18 1.25 0.225 0.85 0.19125 0.1625625 0.029296875

4 0.235 0.1 0.0235 0.2916667 0.00685417 0.001999132 1.95833E-05

5 0.65 0.225 0.14625 0.1125 0.01645313 0.001850977 0.000616992

TOTAL 0.477375 0.3403792 0.358103351 0.030029473

Tinggi balok prategang, h = 1.6 m Luas penampang balok prategang, A = 0.477375 m2

Letak titik berat, yb= = 0.71302261, ya = h- yb = 0.88697739 m Momen inersia terhadap alas balok : Ib = A*y2 + Io = 0.38813282 m4

(90)

Tahanan momen sisi atas : wa = = 0.1639667 m3 Tahanan momen sisi bawah : wb = = 0.2039694 m3

V.1.4 Section Properties Balok Komposit (Balok Prategang + Plat)

Aplat efektis = 1.5 * 0.22 = 0.33 m2

ABALOK = 0.477375 m2

(91)

No. Lebar Tinggi Tampang Luas Jrk thd alas Statis momen Inersia momen Inersia momen

0 0.98625 0.22 0.216975 1.71 0.37102725 0.634456598 0.000875133

1 0.55 0.125 0.06875 1.5375 0.10570313 0.162518555 8.95182E-05

2 0.185 0.075 0.013875 1.45 0.02011875 0.029172188 6.50391E-06

3 0.18 1.25 0.225 0.85 0.19125 0.1625625 0.029296875

4 0.235 0.1 0.0235 0.2916667 0.00685417 0.001999132 1.95833E-05

5 0.65 0.225 0.14625 0.1125 0.01645313 0.001850977 0.000616992

TOTAL 0.69435 0.7114064 0.992559948 0.030904605

Tinggi balok prategang, h = 1.6 m

Luas penampang balok prategang, A = 0.477375 m2

Letak titik berat, ybc= =1.024564 m, yac = h- ybc = 0.795435 m Momen inersia terhadap alas balok : Ib = A*y2 + Io = 1.02365 m

Momen inersia terhadap titik berat balok : Ix = Ib – A*yb2 = 0.294582 m Tahanan momen sisi atas : wac = = 0.37034 m3

Tahanan momen sisi atas balok, w’ac = 0.51193 m3

Tahanan momen sisi bawah : wbc = = 0.28752 m3 V.1.5 PEMBEBANAN BALOK PRATEGANG

Section properties Profil I (Bridge Concrete Products By: WIKA BETON) a. Berat Sendiri (MS)

1. Berat Diafragma Ukuran diafragma: Tebal: 0.2 m

(1)

VII.3 Daya dukung Lateral IJIN BOR

Kedalaman ujung tiang, La=hp= 1.8

Sudut gesek, φ= 35, Panjang tiang bor, L= 15 Panajng jepitan tiang bor, Ld-L/3= 5, By= 20 m ws= 17.2Kn/m3, Kp=tan3(45+ɸ/2)=3.69

Diagram tekanan tanah pasif efektif

Bag Kdlman H H*ws*Kp Bag p

OK La+Ld 6.8 431.5824 OK 0

FJ La+3/4*Ld 5.55 352.2474 FN=1/4*FJ 88.06185 EI La+1/2*Ld 4.3 272.9124 EM=1/2*EI 136.4562 DH La+1/4*Ld 3.05 193.5774 DL=3/4*DH 145.18305

(2)

p1 p2 P.bag F Lengan M

Kode Notasi m

F1 0 88.06185 La 1.8 1585.1133 5.6 8876.63

F2 88.06185 136.4562 Ld/4 1.25 2806.4756 4.38 12292.4 F3 136.4562 145.18305 Ld/4 1.25 3520.4906 3.13 11019.1 F4 145.18305 114.2424 Ld/4 1.25 3242.8181 1.88 6096.5

F5 114.2424 0 Ld/4 1.25 1428.03 0.83 1185.26

L2=M/F 3.13678163 F= 12582.928 39469.9

H= 7944.20122 ny= 10

nx= 3

h=H/(nx*ny) = 264.806707 SF= 1.2

hijin=h/sf = 220.672256

Diambil daya dukung literal tiang, hijin= 220 kN

VII.3.1 Momen pada tiang bor

Kode hi Mhi F1 F2 F3 F4 F5 Mi

(H*hi) 1585.113 2806.4756 3520.4906 3242.82 1428.03

M1 1.2 9533.04146 9533.041

M2 2.43 19304.409 1981.392 17323.02

M3 3.68 29234.6605 4834.596 3508.0945 20891.97 M4 4.93 39164.912 6815.987 7016.1891 4400.6133 20932.12 M5 6.18 49095.1635 8797.379 10524.284 8801.2266 4053.52 16918.75 10 79442.0122 14852.51 21245.02 22249.501 16441.1 5455.07 -801.183 11 87386.2134 16437.62 24051.496 25769.991 19683.9 6883.1 -5439.91 12 95330.4146 18022.74 26857.972 29290.482 22926.7 8311.13 -10078.6 Perhitungan dengan cara bending momen

Momen terbesar, M= 20932.1225kNm Jumlah baris tiang, ny= 10 buah Jumlah tiang perbaris, nx= 3buah Angka aman, SF= 3

(3)

VII.4.GAYA YANG DITERIMA TIANG VII.4.1 Gaya aksial pada tiang bor

VII.4.1.1 Tinjauan terhadap beban arah X

Gaya aksial maksimum dan minimum yang diderita 1 tiang bor: Pmax=P/n+Mx*xMax/ΣX^2, Pmin=P/n-Mx*xMax/ΣX^2

No. Komb.Pemb P Mx P/n Mx**Xmax/∑X^2 Pmax Pmin

1 Komb-I 17096.4 1611.68 569.87892 0.50364865 570.382569 569.375 2 Komb-II 17116.5 5029.66 570.55092 1.57176865 572.122689 568.979 3 Komb-III 17116.5 7234.6 570.55092 2.26081123 572.811732 568.29 4 Komb-IV 17116.5 7313.91 570.55092 2.28559639 572.836517 568.265 5 Komb-V 16372.5 45758.5 545.75059 14.2995359 560.050123 531.451

VII.4.1.2 Tinjauan terhadap beban arah Y

Gaya aksial maksimum dan minimum yang diderita 1 tiang bor: Pmax=P/n+My*yMax/Σy^2, Pmin=P/n-My*yMay/Σy^2

No. Komb.Pemb P My P/n My**Ymax/∑y^2 Pmax Pmin

1 Komb-I 17096.4 0 569.87892 0 569.878921 569.879 2 Komb-II 17116.5 275.079 570.55092 0.00129329 570.552214 570.55 3 Komb-III 17116.5 275.079 570.55092 0.00129329 570.552214 570.55 4 Komb-IV 17116.5 275.079 570.55092 0.00129329 570.552214 570.55 5 Komb-V 16372.5 21166.6 545.75059 0.09951565 545.850103 545.651 VII.4.2 Gaya aksial pada tiang

Gaya Lateral pada tiang h=T/n

No. Komb.Pemb Tx Ty hx hy hmax

1 Komb-I 5848.75 0 194.95847 0 194.958474

2 Komb-II 5928.75 43.5488 197.62514 1.451625 197.625141 3 Komb-III 6397.89 43.5488 213.26299 1.451625 213.262986 4 Komb-IV 6414.76 43.5488 213.82549 1.451625 213.825486

(4)

VII.5 Kontrol daya dukung ijin tiang Daya dukung ijin aksial

Terhadap beban arah X

No. Komb.Pemb %Pijin Pmax Kontrol thd daya dukung ijin Pijin Ket 1 Komb-I 100% 569.879 <100%Pijin 717.36 OK 2 Komb-II 125% 570.552 <125%Pijin 896.7 OK 3 Komb-III 140% 570.552 <140%Pijin 1004.304 OK 4 Komb-IV 140% 570.552 <140%Pijin 1004.304 OK 5 Komb-V 150% 545.85 <150%Pijin 1076.04 OK

Terhadap beban arah y No. Komb.Pemb %Pijin

Pmax Kontrol thd dy dkng ijin

Pijin

Ket 1 Komb-I 100% 569.879 <100%Pijin 717.36 OK 2 Komb-II 125% 570.552 <125%Pijin 896.7 OK 3 Komb-III 140% 570.552 <140%Pijin 1004.304 OK 4 Komb-IV 140% 570.552 <140%Pijin 1004.304 OK 5 Komb-V 150% 545.85 <150%Pijin 1076.04 OK Daya dukung ijin lateral

No. Komb.Pemb

%Pijin

Hmax

Kontrol thd dy dkng ijin

Ket 1 Komb-I 100% 194.958474 <100%hijin 220 OK 2 Komb-II 125% 197.625141 <125%hijin 275 OK 3

Komb-III 140% 213.262986 <140%hijin 385 OK 4

Komb-IV 140% 213.825486 <140%hijin 385 OK 5 Komb-V 150% 421.855081 <150%hijin 330 OK

(5)

BAB VIII PENUTUP VIII.1 KESIMPULAN

Dari hasil perencanaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Untuk bentang sederhana (L≤ 30m) cukup menggunakan profil I dengan H160, dengan tendon Grade 250 diameter 9.5 mm.

2. Gaya gempa pada jembatan sederhana cukup dipikulkan pada beton prategang.

3. Dengan menggunakan SNI 2833-2008, nilai koefisien dasar jembatan cukup besar sehingga mengakibatkan momen dan gaya yang besar pada jembatan sehingga diperlukan penulangan pada daerah angkur. VIII.2 SARAN

1. Para sarjana perlu mempelajari lebih dalam tentang pengaruh gempa terhadap jembatan dan perlu mengikuti perkembangan SNI untuk bangunan dan jembatan khususnya Standar Perencanaan Jembatan Tahan Gempa 2833-2008.

2. Perlunya Standar perencanaan yang jelas dan detail khusunya tentang material-material pada jembatan sehingga memudahkan perencana didalam merencanakan jembatan berstandar SNI sehingga tidak perlu mencari standar Negara lain untuk keperluan perencanaan karena kondisi Indonesia berbeda dengan kondisi Negara lain

(6)

DAFTAR PUSTAKA

ACI Commitee 318, Building Code Requirements For Structural Concrete (ACI 318-02) And Commentary (ACI 318R-02)

Bridge Management System,1992,Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum Bagian I,II dan III.

Chen,W.F dan Charles Scawthorn,Earthquake Engineering Handbook.Hawai. Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah, 2004.Perencanaan Beban Gempa untuk Jembatan (Pd T-04-2004-B).

Hadipratomo,Winarni.Struktur Beton Prategang Teori dan Prinsip Disain:Nova. H.S,Sarjono,Pondasi Tiang Pancang,Jilid II,Surabaya: Sinar Wijaya.

Nawy,Edward G, Beton Prategang,Jilid I,Jakarta:Erlangga.

The Japan Society of Civil Engineers.1984.Earthquake Resistant Design for Civil Engineering Structures in Japan.

Tim Revisi Peta Gempa Indonesia.2010.Tinjauan Gempa Indonesia.

Standar Nasional Indonesia (SNI 2833-2008). Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Jembatan Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum,2008.

Standar Nasional Indonesia (RSNI T-02-2005),Standar Pembebanan Untuk Jembatan,Badan Penelitian dan Pengembangan Pekerjaan Umum.

Standar Nasional Indonesia (RSNI T-12-2004), Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, Badan Standarisasi Nasional.

Perencanaan Jembatan Tahan Gempa Bentang ≤ 30 M Dengan Gelagar I Berdasarkan SNI 2833-2008 (Perencanaan)