STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR
STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN
MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN
KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik
Disusun oleh
LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN
05520026
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2012
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL TUGAS AKHIR
: STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN
STRUKTUR ATAS JEMBATAN
MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA
JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN
LUMAJANG – JAWA TIMUR
NAMA
NIM
: LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN
: 05520026
Pada hari Selasa, 31 Januari 2012 Telah diuji oleh Tim Penguji
Ir. Yunan Rusdianto, MT
Dosen Penguji I
Ir. Rofikatul Karimah, MT
Dosen Penguji II
Disetujui,
Malang, Februari 2012
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Erwin Rommel, MT
Ir. Yusuf Wahyudi, MT
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Ir. Khoirul Abadi, MT
ii
SURAT PERNYATAAN
Nama
Nim
Jurusan
Fakultas
: Lutfie Junaidi Kurniawan
: 05520026
: Sipil
: Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar–benarnya bahwa;
1.
Tugas akhir ini dengan judul:
STUDI
ALTERNATIF
PERENCANAAN
STRUKTUR
ATAS
JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN
GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR adalah
hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah
yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di
suatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan orang lain baik sebagian atau keseluruhan, kecuali
secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan
dan daftar pustaka.
2.
Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur–unsur plagiasi, saya bersedia tugas akhir ini DIGUGURKAN dan gelar
akademik yang telah saya peroleh DIBATALKAN serta diproses sesuai
dengan ketentuan hukum yang berlaku.
3.
Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK
BEBAS ROYALTY NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 5 Maret 2012
Yang Menyatakan,
Lutfie Junaidi K.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunianya, serta Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada junjungan Nabi
Besar Muhammad SAW yang menjadi suri tauladan dan petunjuk, sehingga
penulis
dapat menyelesaikan Tugas
ALTERNATIF
PERENCANAAN
MENGGUNAKAN
Akhir
ini
STRUKTUR
yang berjudul
ATAS
STUDI
JEMBATAN
RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN
KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR.
Tidak lupa penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar–besarnya
kepada:
1. Bapak dan Ibu Tercinta atas ketulusan dan kasih sayangnya serta doanya
selama ini.
2. Kakak dan adikku yang telah mememberi dorongan dan semangat selama
ini.
3. Ir. Erwin Rommel, MT. selaku Dosen Pembimbing I.
4. Ir. Yusuf Wahyudi, MT. dosen pembimbing II.
5. Ir. Khoirul Abadi, MT. selaku Ketua Jurusasn Teknik Sipil
6. Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Dosen wali dan Akademik.
7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
baik secara langsung maupun tidak langsung.
Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan keterbatasan
yang ada, oleh karena itu kritik dan saran sangat di harapkan demi perbaikan. Semoga
bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Malang, 5 Maret 2012
Penulis,
Lutfie Junaidi K.
iv
ABSTRAKSI
Jembatan Grobogan Kecamatan Kedungjajang Kabupaten Lumajang atau
Buk panjang merupakan jembatan penghubung jalur provinsi antara SurabayaJember. Jembatan ini dibuat pada zaman Belanda sekitar tahun 1890
menggunakan pasangan batu bata (landas). Kondisinya saat ini sudah sangat
memprihatinkan, sehingga perlu dibangun jembatan baru.
Alternatif perencanaan jembatan yang sesuai dan mudah untuk saat ini
adalah menggunakan rangka baja. Salah satu bentuk struktur atas jembatan yang
mempunyai kekuatan dan kekakuan yang cukup serta ekonomis adalah bentuk
Warren truss tipe Australia. Semua beban yang bekerja pada lantai kendaraan
akan didistribusikan keseluruh rangka utama melalui gelagar memanjang dan
melintang.
Dari hasil analisa perencanaan, dimensi dari rangka utama yaitu untuk
batang horisontal atas menggunakan profil WF 400 x 400 x 18 x 28, batang
horisontal bawah menggunakan profil WF 400 x 400 x 16 x 24, batang diagonal
tepi mengunakan profil WF 400 x 400 x 20 x 35, batang diagonal tengah
menggunakan profil WF 400 x 400 x 11 x 18. Sedangkan untuk gelagar
memanjang, melintang, dan portal ujung masing-masing menggunakan profil WF
450 x 200 x 9 x 14, profil plat tersusun 900 x 300 x 18 x 34, dan profil WF 500 x
300 x 11 x 18. Sambungan menggunakan baut mutu tinggi dengan diameter ¾ ,
dan 1 inchi. Perletakan menggunakan elastomeric bearings tipe 11M (FD) TIE2
dengan kapasitas beban total sebesar 731 kips atau setara dengan 331576,04 kg.
Kata Kunci: landas, jembatan Grobogan, rangka baja, profil WF,elastomeric
bearings
v
ABSTRACT
Grobogan Bridge which is located in Kecamatan Kedungjajang, Kabupaten
Lumajang or Buk Panjang is a bridge connects province line between SurabayaJember. The bridge was built in the Dutch period circa 1890 by using masonry.
The condition is now very poor, so it is very necessary to build a new bridge.
Alternative plans are appropriate, having sufficient strength, stiffness, economical
,and easy for now is by using a steel frame Australian type (Warren truss). All of
loads which is acting on the deck will be distributed throughout to the main frame
by passing stringer and cross girder.
The study result explain that, the dimensions of the main frame , top chords use
WF 400 x 400 x 18 x 28, bottom chords use the WF 400 x 400 x 16 x 24, the end
of diagonal chords use WF 400 x 400 x 20 x 35, diagonal chords use WF 400 x
400 x 11 x 18. for the stringer, cross girder and the end of each portal using WF
450 x 200 x 9 x 14, composed plate profile 900 x 300 x 18 x 34, and WF 500 x
300 x 11 x 18 connected by using a high quality bolt with a diameter of ¾, and 1
inch. The Bearings using elastomeric bearings type 11M (FD) with a total load
capacity up to 731 kips equal to 331,576.04 kg.
Keywords : Landas, Grobogan bridges, Steel frame, The WF profile, Elastomeric
bearings
vi
DAFTAR ISI
Hal:
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii
SURAT PERNYATAAN .................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iv
ABSTRAKSI...................................................................................................... v
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang.................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah...........................................................................
2
1.3. Maksud dan tujuan.........................................................................
3
1.4. Batasan Masalah.............................................................................
3
BAB II. TEORI DASAR JEMBATAN RANGKA BAJA ............................. 4
2.1. Deskripsi Umum...........................................................................
2.1.1. Bentuk dan Tipe Jembatan.......................................................
4
5
2.1.1.1. Jembatan Lengkung Batu (Stone Arch Bridge)................ 5
2.1.1.2. Jembatan Rangka (Truss Bridge)....................................
5
2.1.1.3. Jembatan Gantung (Suspension Bridge)..........................
6
2.1.1.4. Jembatan Beton (Concrete Bridge).................................... 6
2.1.1.5. Jembatan Haubans (Cable Stayed).................................
2.1.2. Bagian Konstruksi Jembatan..................................................
7
7
2.1.3. Pertimbangan Pemilihan Konstruksi Jembatan........................... 8
2.2. Jembatan Rangka..........................................................................
9
2.3. Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia)............................... 10
2.4. Komponen Struktur Atas Jembatan Tipe Warren (Australia)............. 11
2.4.1. Sandaran/Railing...................................................................
11
2.4.2. Lantai Kendaraan..................................................................
12
2.4.3. Gelagar Memanjang (Stringer)................................................
13
vii
2.4.4. Gelagar melintang (Cross Girder/Cross Beam)........................ 13
2.4.5. Rangka Utama/Gelagar Induk................................................
14
2.4.6. Pelat Buhul (Gusset Plate).....................................................
14
2.4.7. Ikatan angin (lateral bracing)..................................................
15
2.4.8. Portal Ujung.........................................................................
16
2.4.9. Bearing, Seismic Buffer, dan Lateral Stop................................ 16
2.5. Perencanaan Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia).......... . 17
2.5.1. Pembebanan.........................................................................
2.5.1.1. Aksi dan Beban Tetap..................................................
17
17
2.5.1.1.1. Berat Sendiri (Beban Mati).......................................
17
2.5.1.1.2. Beban Mati Tambahan / Utilitas................................
18
2.5.1.2. Beban Lalu Lintas........................................................
19
2.5.1.2.1. Beban Lajur “D”.....................................................
19
2.5.1.2.2. Beban Truk “T”.......................................................
21
2.5.1.2.3. Faktor beban dinamis...............................................
21
2.5.1.2.4. Gaya rem................................................................
22
2.5.1.2.5. Pembebanan untuk pejalan kaki................................. 23
2.5.1.3. Aksi Lingkungan...........................................................
23
2.5.1.3.1. Beban angin............................................................
24
2.5.2. Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan Dan Lantai Trotoar 24
2.5.2.1. Asumsi Perencanaan Pelat Beton Bertulang...................... 25
2.5.2.2. Faktor Reduksi Kekuatan ( )........................................
27
2.5.2.3. Kekuatan rencana dalam lentur........................................ 28
2.5.2.4. Kekuatan minimum........................................................
28
2.5.2.5. Tebal Minimum Pelat Lantai........................................... 28
2.5.2.6. Tulangan Minimum.......................................................
29
2.5.2.7. Penyebaran Tulangan Untuk Pelat Lantai......................... 29
2.5.3. Perencanaan Profil Baja.......................................................
31
2.5.3.1. Teori ‘LRFD’................................................................
31
2.5.3.2. Sifat Mekanik Baja.........................................................
33
2.5.3.3. Stabilitas Batang Tarik (Tension).................................... 34
viii
2.5.3.4. Stabilitas Batang Tekan..................................................
34
2.5.3.5. Stabilitas Batang Lentur.................................................. 35
2.5.4. Perencanaan Sambungan.......................................................
36
2.5.4.1. Kekuatan Geser Desain Untuk Baut................................ 37
2.5.4.2. Kekuatan Tarik Desain Untuk Baut................................. 37
2.5.4.3. Kekuatan Tumpu Desain Untuk Baut................................ 38
2.5.4.4. Jarak Minimum Baut Pada Garis Transmisi Gaya............. 39
2.5.5. Perencanaan Penampang Balok Gabungan (Komposit)............ 39
2.5.5.1. Perencanaan Menurut LRFD........................................... 40
2.5.5.2. Lebar Efektif.................................................................
40
2.5.5.3. Modulus Rasio.................................................................. 41
2.5.5.4. Analisa Penampang Komposit......................................... 41
2.5.5.5. Lendutan.......................................................................
44
2.5.5.6. Shear Connector (Penghubung Geser)............................. 45
2.5.5.7. Detil Penghubung Geser..............................................
45
2.5.5.8. Daya dukung Stud.........................................................
47
2.5.5.9. Kuat geser Horisontal Nominal.......................................... 48
2.5.5.10. Jumlah Stud (N)...........................................................
48
2.5.5.11. Jarak Stud (P)...............................................................
49
2.5.6. Perencanaan Perletakan (Bearings).........................................
49
BAB III. PERENCANAAN JEMBATAN RANGKA BAJA ........................ 50
3.1. Data Perencanaan..........................................................................
50
3.1.1. Data Umum Bangunan..........................................................
50
3.1.2. Data Teknis Bangunan...........................................................
50
3.1.3. Data Bahan Jembatan............................................................
51
3.1.4. Data Pembebenan dan Berat Jenis ............................................ 51
3.1.4.1. Beban mati..................................................................
51
3.1.4.2. Beban hidup.................................................................
51
3.1.5. Gambar Rencana Jembatan....................................................
51
3.2. Diagram Alir..................................................................................
ix
52
BAB IV. PEMBAHASAN................................................................................. 53
4.1. Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan....................................... 53
4.1.1. Kriteria Desain.....................................................................
53
4.1.2. Perhitungan Pembebanan pada Lantai Kendaraan.................... 54
4.1.3. Analisa statika......................................................................
55
4.1.4. Perhitungan Penulangan Pelat Lantai Kendaraan....................
57
4.1.5. Gambar Penulangan Pelat pada Lantai Kendaraan................... 62
4.2. Perencanaan Gelagar...................................................................
63
4.2.1. Perencanaan Gelagar Memanjang (Stringer)..........................
63
4.2.1.1. Kriteria Desain............................................................
63
4.2.1.2. Perhitungan Pembebanan Pada Gelagar Memanjang....... 63
4.2.1.3. Analisa Statika pada Gelagar Memanjang....................... 66
4.2.1.4. Penentuan Dimensi Profil Gelagar Memanjang............... 69
4.2.1.5. Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Memanjang.. 71
4.2.1.6. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)......... 74
4.2.1.7. Gambar Hasil Perencanaan.............................................. 76
4.2.2. Perencanaan Gelagar Melintang (Cross Girder)....................... 76
4.2.2.1. Kriteria Desain.............................................................
76
4.2.2.2. Perhitungan Pembebanan pada Gelagar Melintang.......... 77
4.2.2.3. Analisa Statika pada Gelagar Melintang......................... 79
4.2.2.4. Penentuan Dimensi Profil Gelagar Melintang................. 80
4.2.2.5. Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Melintang.... 81
4.2.2.6. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)......... 85
4.2.2.7. Gambar Hasil Perencanaan............................................
86
4.3. Perencanaan Rangka Batang..........................................................
87
4.3.1. Kriteria Desain......................................................................
87
4.3.1.1. Data Teknis Bangunan..................................................
87
4.3.1.2. Data Bahan Jembatan.....................................................
87
4.3.2. Pembebanan Rangka dan Ikatan Angin...................................
88
4.3.2.1. Akibat Beban Mati........................................................
88
4.3.2.2. Akibat Beban Hidup “D”................................................. 89
x
4.3.2.3. Gaya rem.....................................................................
90
4.3.2.4. Akibat Beban Angin.....................................................
91
4.3.3. Analisa Statika menggunakan Software Analisa Struktur........ 92
4.3.4. Dimensi Profil Baja Rangka Utama/Gelagar Induk.................. 96
4.3.4.1. Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Atas....... 96
4.3.4.2. Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Bawah.... 97
4.3.4.3. Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tepi.......... 99
4.3.4.4. Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tengah..... 100
4.3.5. Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Atas................................... 103
4.3.6. Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Bawah............................... 105
4.3.7. Dimensi Profil Baja Portal Ujung.........................................
106
4.3.7.1. Perhitungan Gaya Batang yang Bekerja.......................... 106
4.3.7.2. Aksi Kolom................................................................
108
4.3.7.3. Aksi Balok.................................................................
109
4.3.8. Perencanaan Sambungan......................................................
112
4.3.8.1. Sambungan plat buhul (Gusset Plat).............................
112
4.3.8.1.1. Perhitungan Kebutuhan Baut.................................... 112
4.3.8.1.2. Kontrol Terhadap Pelat Penyambung........................ 113
4.3.8.2. Sambungan Gelagar Memanjang dan Melintang............. 116
4.3.8.2.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut................................ 116
4.3.8.2.2. Analisa Statika.......................................................
117
4.3.8.2.3. Kontrol Terhadap Profil Penyambung....................... 118
4.3.8.2.4. Kontrol Kekuatan Baut............................................. 119
4.3.8.2.5. Tegangan Tarik Baut...............................................
120
4.3.8.3. Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama........ 120
4.3.8.3.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut................................. 120
4.3.8.3.2. Analisa Statika.......................................................
121
4.3.8.3.3. Kontrol Kekuatan Baut............................................
122
4.3.8.3.4. Tegangan Tarik Baut................................................
123
4.3.8.4. Sambungan Portal Ujung dan Rangka Utama................ 123
4.3.8.4.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut.................................. 123
xi
4.3.8.4.2. Analisa Statika.......................................................
124
4.3.8.4.3. Kontrol Kekuatan Baut............................................
125
4.3.8.4.4. Tegangan Tarik Baut...............................................
125
4.3.9. Perencanaan Perletakan.........................................................
125
4.3.9.1. Perhitungan gaya yang bekerja.....................................
125
4.3.9.2. Dimensi Elastomer Bearings........................
129
4.3.9.3. Desain Tebal Plat Landas.............................................. 130
BAB V. PENUTUP ............................................................................................ 145
5.1. Kesimpulan.................................................................................
132
5.2. Saran...........................................................................................
132
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Hal:
Tabel 2.1.
Faktor Beban Untuk Berat Sendiri.................................................. 18
Tabel 2.2.
Berat Isi Untuk Beban Mati............................................................ 18
Tabel 2.3.
Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan.................................. 19
Tabel 2.4.
Faktor Beban Akibat Beban Lajur “D”.......................................... 21
Tabel 2.5.
Faktor Beban Akibat Pembebanan Truk “T”................................. 21
Tabel 2.6.
Faktor Beban Akibat Gaya Rem.................................................... 22
Tabel 2.7.
Faktor Beban Untuk Beban Trotoir................................................ 23
Tabel 2.8.
Faktor Beban Akibat Beban Angin................................................ 24
Tabel 4.1.
Beban Mati Pada Lantai Trotoar..................................................... 54
Tabel 4.2.
Beban Mati Pada Lantai Kendaraan................................................ 54
Tabel 4.3.
Beban Hidup Pada Lantai Trotoar................................................... 54
Tabel 4.4.
Beban Hidup Pada Lantai Kendaraan.............................................. 55
Tabel 4.5.
Momen Tumpuan Pada Lantai Kendaraan..................................... 57
Tabel 4.6.
Momen Lapangan Pada Lantai Kendaraan.................................... 57
Tabel 4.7.
Hasil Analisa Statika Gelagar Memanjang.................................... 68
Tabel 4.8.
Momen Total Sebelum Komposit pada Gelagar Memanjang........ 70
Tabel 4.9.
Momen Total Setelah Aksi Komposit pada Gelagar Memanjang.. 71
Tabel 4.10. Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Memanjang.......... 72
Tabel 4.11. Momen Inersia Penampang Komposit Tereduksi Akibat Rangkak 74
Tabel 4.12. Beban “D” Yang Bekerja pada Gelagar Melintang........................ 78
Tabel 4.13. Momen Total akibat Beban “D” pada Gelagar Melintang............. 80
Tabel 4.14. Gaya Geser akibat Beban Hidup saat Beban "D" Tidak Simetris.. 80
Tabel 4.15. Kombinasi Momen dan Gaya Lintang sebelum Aksi Komposit .. 81
Tabel 4.16. Kombinasi Momen dan Gaya Lintang setelah Aksi Komposit..... 81
Tabel 4.17. Lokasi Titik Berat Diukur dari Serat Bawah Profil Baja................ 83
Tabel 4.18. Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Melintang............. 84
Tabel 4.19. Profil Rencana Rangka Utama........................................................ 88
xiii
Tabel 4.20. Beban Kombinasi yang Bekerja pada Rangka................................ 94
Tabel 4.21. Kebutuhan Baut Sambungan Gelagar Induk...................................114
Tabel 4.22. Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Memanjang......... 119
Tabel 4.23. Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Memanjang dan Melintang...... 119
Tabel 4.24. Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Memanjang dan Melintang...... 120
Tabel 4.25. Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Melintang............. 122
Tabel 4.26. Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Melintang dan Rangka Utama.. 122
Tabel 4.27. Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Melintang dan Rangka Utama. 123
Tabel 4.28. Kontrol Kekuatan Baut b Portal Ujung dan Rangka Utama......... 125
Tabel 4.29. Pembagian Zona Gempa Di Indonesia (C)..................................... 127
Tabel 4.30. Faktor Kepentingan (I)................................................................... 127
Tabel 4.31. Faktor Reduksi Gempa (R) berdasarkan Tipe Jembatan............... 128
Tabel 4.32. Elastomer Bearing Pad Design Spesification............................... 129
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal:
Gambar 2.1. Jembatan Lengkung Batu............................................................
5
Gambar 2.2. Jembatan Rangka Sungai Progo-Jateng....................................... 6
Gambar 2.3. Jembatan Gantung.......................................................................
6
Gambar 2.4. Jembatan Beton...........................................................................
7
Gambar 2.5. Jembatan Cabel Stayed...............................................................
7
Gambar 2.6. Tipe Rangka Batang....................................................................
9
Gambar 2.7. Konstruksi Jembatan Rangka Tipe Warren................................. 11
Gambar 2.8. Detail Railing............................................................................... 12
Gambar 2.9. Pelat Baja Bergelombang pada Stringer..................................... 12
Gambar 2.10. Stringer........................................................................................ 13
Gambar 2.11. Cross Girder................................................................................. 14
Gambar 2.12. Pelat Buhul................................................................................... 15
Gambar 2.13. Portal ujung.................................................................................. 16
Gambar 2.14. End Bearing Assembly................................................................. 17
Gambar 2.15. BebanLajur“D”............................................................................ 20
Gambar 2.16. Pembebanan truk “T” (500 KN).................................................... 21
Gambar 2.17. Faktor beban dinamis untuk BGT untuk pembebanan lajur “D” 22
Gambar 2.18. Gaya rem per lajur 2,75 m (KBU)..............................................
23
Gambar 2.19. Regangan Dan Tegangan Penampang Persegi Beton Bertulang
26
Gambar 2.20. Regangan Dan Tegangan Baja.................................................... 33
Gambar 2.21. Komparasi Lendutan Balok Komposit dan Non Komposit.......... 40
Gambar 2.22. Dimensi Lebar Efektif Balok T.................................................... 41
Gambar 2.23. Diagram Tegangan Elastis Dan Garis Netral............................... 41
Gambar 3.1. Potongan Melintang Struktur Atas Jembatan............................... 51
Gambar 3.2. Tampak Memanjang Jembatan.................................................... 52
Gambar 4.1. Potongan Melintang Lantai Kendaraan....................................... 53
Gambar 4.2. Distribusi Pembebanan Lantai Kendaraan.................................. 56
Gambar 4.3. Penulangan Pelat Lantai Kendaraan…........................................ 62
xv
Gambar 4.4. Perataan Pembebanan Pada Lantai Kendaraan............................ 63
Gambar 4.5. Penampang Lantai Kendaraan arah Melintang........................... 64
Gambar 4.6. Perataan Beban Gelagar Memanjang Sebelum Komposit........... 66
Gambar 4.7. Perataan Beban Hidup Gelagar Memanjang............................... 67
Gambar 4.8. Potongan Melintang pada Gelagar Memanjang.......................... 76
Gambar 4.9. Distribusi Beban Mati akibat Gelagar Memanjang..................... 79
Gambar 4.10. Distribusi Beban Hidup Gelagar Melintang................................ 79
Gambar 4.11. Potongan Melintang pada Gelagar Melintang............................. 86
Gambar 4.12. Tampak Memanjang Rangka Utama........................................... 91
Gambar 4.13. Distribusi Beban Mati pada Rangka Batang............................... . 92
Gambar 4.14. Distribusi BTR dan BGT pada Rangka Batang.......................... 93
Gambar 4.15. Distribusi Gaya Rem pada Rangka Batang................................. 93
Gambar 4.16. Distribusi Beban Angin pada Rangka Batang............................. 94
Gambar 4.17. Penomoran elemen pada Rangka Batang.................................... 95
Gambar 4.18. Distribusi Gaya Pada Portal Ujung............................................. 107
Gambar 4.19. Skema Sambungan Gelagar Memanjang Dan Melintang............ 117
Gambar 4.20. Skema Sambungan Gelagar Melintang Dengan Rangka Utama.. 121
Gambar 4.21. Skema Sambungan Portal Ujung Dengan Rangka Utama........... 124
Gambar 4.22. Perletakan Jembatan.................................................................... 130
Gambar 4.23. Detail Elastomer Rubber Bearing................................................ 131
xvi
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standar Nasional. 2000A. SNI–1726–2002, Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangun.
Badan Standar Nasional. 2000B. RSNI T-12-2004, Perencanaan Struktur Beton
untuk Jembatan.
Badan Standar Nasional. 2004A. RSNI T-02-2005, Pembebanan untuk Jembatan.
Badan Standar Nasional. 2004B. RSNI T-03-2005, Perencanaan Struktur Baja
untuk Jembatan.
Dipohusodo, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T15-1991-03 Departemen PU RI. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Oentong,Ir. 1999. Konstruksi Baja. Yogyakarta : Andi.
Salmon CG, Jhonson E.1990. Struktur Baja desain dan Perilaku dengan
penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 1.
Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Salmon CG, Jhonson E.1993. Struktur Baja desain dan Perilaku dengan
penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 2.
Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta
: Erlangga.
Siswoyo, Ir. 1995. Perencanaan Konstruksi Komposit. Malang : UMM
Struyk , H. J., Van Der Veen, KK.H.CW.1990.Jembatan. Tejemahan Ir. Mc.
Soemargono. Jakarta : Pradnya Paramita.
Supriyadi, Bambang Ir.Dr.. 2000. Jembatan. Yogyakarta : UGM.
T. Segui, William.(2003), LRFD Steel Design. USA : University of Mephis,
Brooks / Cole Thomsin Learning.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam upaya pemerataan pembangunan, sangatlah diperlukan adanya
suatu prasarana
penghubung, baik darat, laut, maupun udara. Jalan dan jembatan
merupakan salah satu prasarana penghubung darat yang sangat vital untuk
menghubungkan suatu wilayah satu dengan wilayah lainnya. Jalan adalah
prasarana transportasi untuk melayani arus lalu-lintas baik barang maupun
manusia, sedangkan jembatan merupakan pelengkap prasarana jalan yang penting
guna menghubungkan dua ujung jalan yang terpisah oleh sungai, danau, laut,
jurang maupun saluran irigasi.
Jembatan Grobogan Kecamatan Kedungjajang Kabupaten Lumajang yang
lebih dikenal dengan sebutan Buk panjang merupakan jembatan penghubung jalur
perekonomian utama provinsi antara Surabaya-Jember. Jembatan ini dibuat pada
zaman Belanda sekitar tahun 1890 menggunakan pasangan batu bata atau yang
lebih dikenal pada masa itu dengan nama landas. Keberadaanya saat ini sudah
sangat memprihatinkan, mengingat juga usianya yang telah mencapai 120 tahun.
Kondisi jembatan dengan bentang kurang lebih 110 meter dan lebar 6,6 meter ini
rusak parah, hampir putus, dan disebelah utara sambungan bergeser hampir 25
cm. Kondisi ini mengakibatkan jembatan sempat ditutup selama hampir tiga
pekan untuk dilakukan perbaikan sehingga melumpuhkan jalur perekonomian
Jawa Timur.
1
2
Untuk mengatasi masalah tersebut, maka sudah selayaknya dibangun
jembatan baru mengingat usia jembatan yang telah melebihi umur rencana
jembatan yang pada umumnya untuk jembatan kategori biasa dengan umur
rencana 50 tahun, serta jembatan dengan kategori khusus yakni umur rencananya
adalah 100 tahun. Disamping itu seiring perkembangan ekonomi dan kemajuan
zaman saat ini, mobilitas penduduk sangat tinggi yang ditandai dengan
pertambahan pengguna jalan sehingga beban jembatan pun semakin bertambah
drastis.
Alternatif perencanaan jembatan yang sesuai dan mudah untuk saat ini
adalah menggunakan rangka baja. Berdasarkan latar belakang di atas penulis akan
mencoba mendesain rangka atas jembatan Grobogan menggunakan rangka baja
(Warren truss) tipe Australia.
1.2 Rumusan Masalah
Sebagai tugas akhir, penulis mencoba melakukan studi perencanaan ulang
struktur atas jembatan Grobogan dengan menggunakan ”rangka baja tipe
Australia”. Adapun penulis merumuskan permasalahanya sebagai berikut:
1.
Perencanaan struktur lantainya
2.
Berapa dimensi gelagar memanjang dan gelagar melintang
3.
Berapa dimensi gelagar induknya
4.
Berapa dimensi ikatan anginnya
5.
Perencanaan alat sambung antar gelagar
6.
Perencanaan sistem perletakan
3
1.3 Maksud Dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah memberikan
suatu alternatif sistem konstruksi jembatan Grobogan Kabupaten Lumajang
dengan menggunakan rangka baja pada konstruksi atas jembatan utama yang
sebelumnya menggunakan pasangan batu bata, sehingga nantinya diharapkan akan
memberikan suatu konstruksi jembatan yang kuat dan memberikan lendutan
struktur yang lebih kecil sehingga dengan bentang yang panjang struktur akan
tetap aman untuk difungsikan.
1.4 Batasan Masalah
Adapun dalam menyusun tugas akhir ini, penulis memberikan batasan
masalah yaitu:
1.
Hanya membahas perencanaan struktur atas jembatan
2.
Tidak membahas metode pelaksanaan pembangunan jembatan
(launching)
3.
Analisa Struktur menggunakan bantuan Software Analisa Struktur
4.
Perencanaan pembebanan mengacu kepada RSNI T-02-2005
5.
Perhitungan plat lantai kendaraan dan perencanaan trotoar
mengacu kepada RSNI T-12-2004
6.
Penentuan Dimensi Profil Baja menggunakan metode Load and
Resistance Faktor Design (LRFD)
MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN
KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik
Disusun oleh
LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN
05520026
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2012
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL TUGAS AKHIR
: STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN
STRUKTUR ATAS JEMBATAN
MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA
JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN
LUMAJANG – JAWA TIMUR
NAMA
NIM
: LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN
: 05520026
Pada hari Selasa, 31 Januari 2012 Telah diuji oleh Tim Penguji
Ir. Yunan Rusdianto, MT
Dosen Penguji I
Ir. Rofikatul Karimah, MT
Dosen Penguji II
Disetujui,
Malang, Februari 2012
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Erwin Rommel, MT
Ir. Yusuf Wahyudi, MT
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Ir. Khoirul Abadi, MT
ii
SURAT PERNYATAAN
Nama
Nim
Jurusan
Fakultas
: Lutfie Junaidi Kurniawan
: 05520026
: Sipil
: Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar–benarnya bahwa;
1.
Tugas akhir ini dengan judul:
STUDI
ALTERNATIF
PERENCANAAN
STRUKTUR
ATAS
JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN
GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR adalah
hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah
yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di
suatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan orang lain baik sebagian atau keseluruhan, kecuali
secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan
dan daftar pustaka.
2.
Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur–unsur plagiasi, saya bersedia tugas akhir ini DIGUGURKAN dan gelar
akademik yang telah saya peroleh DIBATALKAN serta diproses sesuai
dengan ketentuan hukum yang berlaku.
3.
Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK
BEBAS ROYALTY NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 5 Maret 2012
Yang Menyatakan,
Lutfie Junaidi K.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunianya, serta Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada junjungan Nabi
Besar Muhammad SAW yang menjadi suri tauladan dan petunjuk, sehingga
penulis
dapat menyelesaikan Tugas
ALTERNATIF
PERENCANAAN
MENGGUNAKAN
Akhir
ini
STRUKTUR
yang berjudul
ATAS
STUDI
JEMBATAN
RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN
KABUPATEN LUMAJANG – JAWA TIMUR.
Tidak lupa penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar–besarnya
kepada:
1. Bapak dan Ibu Tercinta atas ketulusan dan kasih sayangnya serta doanya
selama ini.
2. Kakak dan adikku yang telah mememberi dorongan dan semangat selama
ini.
3. Ir. Erwin Rommel, MT. selaku Dosen Pembimbing I.
4. Ir. Yusuf Wahyudi, MT. dosen pembimbing II.
5. Ir. Khoirul Abadi, MT. selaku Ketua Jurusasn Teknik Sipil
6. Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Dosen wali dan Akademik.
7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
baik secara langsung maupun tidak langsung.
Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan keterbatasan
yang ada, oleh karena itu kritik dan saran sangat di harapkan demi perbaikan. Semoga
bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Malang, 5 Maret 2012
Penulis,
Lutfie Junaidi K.
iv
ABSTRAKSI
Jembatan Grobogan Kecamatan Kedungjajang Kabupaten Lumajang atau
Buk panjang merupakan jembatan penghubung jalur provinsi antara SurabayaJember. Jembatan ini dibuat pada zaman Belanda sekitar tahun 1890
menggunakan pasangan batu bata (landas). Kondisinya saat ini sudah sangat
memprihatinkan, sehingga perlu dibangun jembatan baru.
Alternatif perencanaan jembatan yang sesuai dan mudah untuk saat ini
adalah menggunakan rangka baja. Salah satu bentuk struktur atas jembatan yang
mempunyai kekuatan dan kekakuan yang cukup serta ekonomis adalah bentuk
Warren truss tipe Australia. Semua beban yang bekerja pada lantai kendaraan
akan didistribusikan keseluruh rangka utama melalui gelagar memanjang dan
melintang.
Dari hasil analisa perencanaan, dimensi dari rangka utama yaitu untuk
batang horisontal atas menggunakan profil WF 400 x 400 x 18 x 28, batang
horisontal bawah menggunakan profil WF 400 x 400 x 16 x 24, batang diagonal
tepi mengunakan profil WF 400 x 400 x 20 x 35, batang diagonal tengah
menggunakan profil WF 400 x 400 x 11 x 18. Sedangkan untuk gelagar
memanjang, melintang, dan portal ujung masing-masing menggunakan profil WF
450 x 200 x 9 x 14, profil plat tersusun 900 x 300 x 18 x 34, dan profil WF 500 x
300 x 11 x 18. Sambungan menggunakan baut mutu tinggi dengan diameter ¾ ,
dan 1 inchi. Perletakan menggunakan elastomeric bearings tipe 11M (FD) TIE2
dengan kapasitas beban total sebesar 731 kips atau setara dengan 331576,04 kg.
Kata Kunci: landas, jembatan Grobogan, rangka baja, profil WF,elastomeric
bearings
v
ABSTRACT
Grobogan Bridge which is located in Kecamatan Kedungjajang, Kabupaten
Lumajang or Buk Panjang is a bridge connects province line between SurabayaJember. The bridge was built in the Dutch period circa 1890 by using masonry.
The condition is now very poor, so it is very necessary to build a new bridge.
Alternative plans are appropriate, having sufficient strength, stiffness, economical
,and easy for now is by using a steel frame Australian type (Warren truss). All of
loads which is acting on the deck will be distributed throughout to the main frame
by passing stringer and cross girder.
The study result explain that, the dimensions of the main frame , top chords use
WF 400 x 400 x 18 x 28, bottom chords use the WF 400 x 400 x 16 x 24, the end
of diagonal chords use WF 400 x 400 x 20 x 35, diagonal chords use WF 400 x
400 x 11 x 18. for the stringer, cross girder and the end of each portal using WF
450 x 200 x 9 x 14, composed plate profile 900 x 300 x 18 x 34, and WF 500 x
300 x 11 x 18 connected by using a high quality bolt with a diameter of ¾, and 1
inch. The Bearings using elastomeric bearings type 11M (FD) with a total load
capacity up to 731 kips equal to 331,576.04 kg.
Keywords : Landas, Grobogan bridges, Steel frame, The WF profile, Elastomeric
bearings
vi
DAFTAR ISI
Hal:
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii
SURAT PERNYATAAN .................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iv
ABSTRAKSI...................................................................................................... v
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang.................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah...........................................................................
2
1.3. Maksud dan tujuan.........................................................................
3
1.4. Batasan Masalah.............................................................................
3
BAB II. TEORI DASAR JEMBATAN RANGKA BAJA ............................. 4
2.1. Deskripsi Umum...........................................................................
2.1.1. Bentuk dan Tipe Jembatan.......................................................
4
5
2.1.1.1. Jembatan Lengkung Batu (Stone Arch Bridge)................ 5
2.1.1.2. Jembatan Rangka (Truss Bridge)....................................
5
2.1.1.3. Jembatan Gantung (Suspension Bridge)..........................
6
2.1.1.4. Jembatan Beton (Concrete Bridge).................................... 6
2.1.1.5. Jembatan Haubans (Cable Stayed).................................
2.1.2. Bagian Konstruksi Jembatan..................................................
7
7
2.1.3. Pertimbangan Pemilihan Konstruksi Jembatan........................... 8
2.2. Jembatan Rangka..........................................................................
9
2.3. Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia)............................... 10
2.4. Komponen Struktur Atas Jembatan Tipe Warren (Australia)............. 11
2.4.1. Sandaran/Railing...................................................................
11
2.4.2. Lantai Kendaraan..................................................................
12
2.4.3. Gelagar Memanjang (Stringer)................................................
13
vii
2.4.4. Gelagar melintang (Cross Girder/Cross Beam)........................ 13
2.4.5. Rangka Utama/Gelagar Induk................................................
14
2.4.6. Pelat Buhul (Gusset Plate).....................................................
14
2.4.7. Ikatan angin (lateral bracing)..................................................
15
2.4.8. Portal Ujung.........................................................................
16
2.4.9. Bearing, Seismic Buffer, dan Lateral Stop................................ 16
2.5. Perencanaan Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia).......... . 17
2.5.1. Pembebanan.........................................................................
2.5.1.1. Aksi dan Beban Tetap..................................................
17
17
2.5.1.1.1. Berat Sendiri (Beban Mati).......................................
17
2.5.1.1.2. Beban Mati Tambahan / Utilitas................................
18
2.5.1.2. Beban Lalu Lintas........................................................
19
2.5.1.2.1. Beban Lajur “D”.....................................................
19
2.5.1.2.2. Beban Truk “T”.......................................................
21
2.5.1.2.3. Faktor beban dinamis...............................................
21
2.5.1.2.4. Gaya rem................................................................
22
2.5.1.2.5. Pembebanan untuk pejalan kaki................................. 23
2.5.1.3. Aksi Lingkungan...........................................................
23
2.5.1.3.1. Beban angin............................................................
24
2.5.2. Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan Dan Lantai Trotoar 24
2.5.2.1. Asumsi Perencanaan Pelat Beton Bertulang...................... 25
2.5.2.2. Faktor Reduksi Kekuatan ( )........................................
27
2.5.2.3. Kekuatan rencana dalam lentur........................................ 28
2.5.2.4. Kekuatan minimum........................................................
28
2.5.2.5. Tebal Minimum Pelat Lantai........................................... 28
2.5.2.6. Tulangan Minimum.......................................................
29
2.5.2.7. Penyebaran Tulangan Untuk Pelat Lantai......................... 29
2.5.3. Perencanaan Profil Baja.......................................................
31
2.5.3.1. Teori ‘LRFD’................................................................
31
2.5.3.2. Sifat Mekanik Baja.........................................................
33
2.5.3.3. Stabilitas Batang Tarik (Tension).................................... 34
viii
2.5.3.4. Stabilitas Batang Tekan..................................................
34
2.5.3.5. Stabilitas Batang Lentur.................................................. 35
2.5.4. Perencanaan Sambungan.......................................................
36
2.5.4.1. Kekuatan Geser Desain Untuk Baut................................ 37
2.5.4.2. Kekuatan Tarik Desain Untuk Baut................................. 37
2.5.4.3. Kekuatan Tumpu Desain Untuk Baut................................ 38
2.5.4.4. Jarak Minimum Baut Pada Garis Transmisi Gaya............. 39
2.5.5. Perencanaan Penampang Balok Gabungan (Komposit)............ 39
2.5.5.1. Perencanaan Menurut LRFD........................................... 40
2.5.5.2. Lebar Efektif.................................................................
40
2.5.5.3. Modulus Rasio.................................................................. 41
2.5.5.4. Analisa Penampang Komposit......................................... 41
2.5.5.5. Lendutan.......................................................................
44
2.5.5.6. Shear Connector (Penghubung Geser)............................. 45
2.5.5.7. Detil Penghubung Geser..............................................
45
2.5.5.8. Daya dukung Stud.........................................................
47
2.5.5.9. Kuat geser Horisontal Nominal.......................................... 48
2.5.5.10. Jumlah Stud (N)...........................................................
48
2.5.5.11. Jarak Stud (P)...............................................................
49
2.5.6. Perencanaan Perletakan (Bearings).........................................
49
BAB III. PERENCANAAN JEMBATAN RANGKA BAJA ........................ 50
3.1. Data Perencanaan..........................................................................
50
3.1.1. Data Umum Bangunan..........................................................
50
3.1.2. Data Teknis Bangunan...........................................................
50
3.1.3. Data Bahan Jembatan............................................................
51
3.1.4. Data Pembebenan dan Berat Jenis ............................................ 51
3.1.4.1. Beban mati..................................................................
51
3.1.4.2. Beban hidup.................................................................
51
3.1.5. Gambar Rencana Jembatan....................................................
51
3.2. Diagram Alir..................................................................................
ix
52
BAB IV. PEMBAHASAN................................................................................. 53
4.1. Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan....................................... 53
4.1.1. Kriteria Desain.....................................................................
53
4.1.2. Perhitungan Pembebanan pada Lantai Kendaraan.................... 54
4.1.3. Analisa statika......................................................................
55
4.1.4. Perhitungan Penulangan Pelat Lantai Kendaraan....................
57
4.1.5. Gambar Penulangan Pelat pada Lantai Kendaraan................... 62
4.2. Perencanaan Gelagar...................................................................
63
4.2.1. Perencanaan Gelagar Memanjang (Stringer)..........................
63
4.2.1.1. Kriteria Desain............................................................
63
4.2.1.2. Perhitungan Pembebanan Pada Gelagar Memanjang....... 63
4.2.1.3. Analisa Statika pada Gelagar Memanjang....................... 66
4.2.1.4. Penentuan Dimensi Profil Gelagar Memanjang............... 69
4.2.1.5. Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Memanjang.. 71
4.2.1.6. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)......... 74
4.2.1.7. Gambar Hasil Perencanaan.............................................. 76
4.2.2. Perencanaan Gelagar Melintang (Cross Girder)....................... 76
4.2.2.1. Kriteria Desain.............................................................
76
4.2.2.2. Perhitungan Pembebanan pada Gelagar Melintang.......... 77
4.2.2.3. Analisa Statika pada Gelagar Melintang......................... 79
4.2.2.4. Penentuan Dimensi Profil Gelagar Melintang................. 80
4.2.2.5. Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Melintang.... 81
4.2.2.6. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)......... 85
4.2.2.7. Gambar Hasil Perencanaan............................................
86
4.3. Perencanaan Rangka Batang..........................................................
87
4.3.1. Kriteria Desain......................................................................
87
4.3.1.1. Data Teknis Bangunan..................................................
87
4.3.1.2. Data Bahan Jembatan.....................................................
87
4.3.2. Pembebanan Rangka dan Ikatan Angin...................................
88
4.3.2.1. Akibat Beban Mati........................................................
88
4.3.2.2. Akibat Beban Hidup “D”................................................. 89
x
4.3.2.3. Gaya rem.....................................................................
90
4.3.2.4. Akibat Beban Angin.....................................................
91
4.3.3. Analisa Statika menggunakan Software Analisa Struktur........ 92
4.3.4. Dimensi Profil Baja Rangka Utama/Gelagar Induk.................. 96
4.3.4.1. Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Atas....... 96
4.3.4.2. Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Bawah.... 97
4.3.4.3. Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tepi.......... 99
4.3.4.4. Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tengah..... 100
4.3.5. Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Atas................................... 103
4.3.6. Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Bawah............................... 105
4.3.7. Dimensi Profil Baja Portal Ujung.........................................
106
4.3.7.1. Perhitungan Gaya Batang yang Bekerja.......................... 106
4.3.7.2. Aksi Kolom................................................................
108
4.3.7.3. Aksi Balok.................................................................
109
4.3.8. Perencanaan Sambungan......................................................
112
4.3.8.1. Sambungan plat buhul (Gusset Plat).............................
112
4.3.8.1.1. Perhitungan Kebutuhan Baut.................................... 112
4.3.8.1.2. Kontrol Terhadap Pelat Penyambung........................ 113
4.3.8.2. Sambungan Gelagar Memanjang dan Melintang............. 116
4.3.8.2.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut................................ 116
4.3.8.2.2. Analisa Statika.......................................................
117
4.3.8.2.3. Kontrol Terhadap Profil Penyambung....................... 118
4.3.8.2.4. Kontrol Kekuatan Baut............................................. 119
4.3.8.2.5. Tegangan Tarik Baut...............................................
120
4.3.8.3. Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama........ 120
4.3.8.3.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut................................. 120
4.3.8.3.2. Analisa Statika.......................................................
121
4.3.8.3.3. Kontrol Kekuatan Baut............................................
122
4.3.8.3.4. Tegangan Tarik Baut................................................
123
4.3.8.4. Sambungan Portal Ujung dan Rangka Utama................ 123
4.3.8.4.1. Perhitungan Kuat Nominal Baut.................................. 123
xi
4.3.8.4.2. Analisa Statika.......................................................
124
4.3.8.4.3. Kontrol Kekuatan Baut............................................
125
4.3.8.4.4. Tegangan Tarik Baut...............................................
125
4.3.9. Perencanaan Perletakan.........................................................
125
4.3.9.1. Perhitungan gaya yang bekerja.....................................
125
4.3.9.2. Dimensi Elastomer Bearings........................
129
4.3.9.3. Desain Tebal Plat Landas.............................................. 130
BAB V. PENUTUP ............................................................................................ 145
5.1. Kesimpulan.................................................................................
132
5.2. Saran...........................................................................................
132
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Hal:
Tabel 2.1.
Faktor Beban Untuk Berat Sendiri.................................................. 18
Tabel 2.2.
Berat Isi Untuk Beban Mati............................................................ 18
Tabel 2.3.
Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan.................................. 19
Tabel 2.4.
Faktor Beban Akibat Beban Lajur “D”.......................................... 21
Tabel 2.5.
Faktor Beban Akibat Pembebanan Truk “T”................................. 21
Tabel 2.6.
Faktor Beban Akibat Gaya Rem.................................................... 22
Tabel 2.7.
Faktor Beban Untuk Beban Trotoir................................................ 23
Tabel 2.8.
Faktor Beban Akibat Beban Angin................................................ 24
Tabel 4.1.
Beban Mati Pada Lantai Trotoar..................................................... 54
Tabel 4.2.
Beban Mati Pada Lantai Kendaraan................................................ 54
Tabel 4.3.
Beban Hidup Pada Lantai Trotoar................................................... 54
Tabel 4.4.
Beban Hidup Pada Lantai Kendaraan.............................................. 55
Tabel 4.5.
Momen Tumpuan Pada Lantai Kendaraan..................................... 57
Tabel 4.6.
Momen Lapangan Pada Lantai Kendaraan.................................... 57
Tabel 4.7.
Hasil Analisa Statika Gelagar Memanjang.................................... 68
Tabel 4.8.
Momen Total Sebelum Komposit pada Gelagar Memanjang........ 70
Tabel 4.9.
Momen Total Setelah Aksi Komposit pada Gelagar Memanjang.. 71
Tabel 4.10. Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Memanjang.......... 72
Tabel 4.11. Momen Inersia Penampang Komposit Tereduksi Akibat Rangkak 74
Tabel 4.12. Beban “D” Yang Bekerja pada Gelagar Melintang........................ 78
Tabel 4.13. Momen Total akibat Beban “D” pada Gelagar Melintang............. 80
Tabel 4.14. Gaya Geser akibat Beban Hidup saat Beban "D" Tidak Simetris.. 80
Tabel 4.15. Kombinasi Momen dan Gaya Lintang sebelum Aksi Komposit .. 81
Tabel 4.16. Kombinasi Momen dan Gaya Lintang setelah Aksi Komposit..... 81
Tabel 4.17. Lokasi Titik Berat Diukur dari Serat Bawah Profil Baja................ 83
Tabel 4.18. Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Melintang............. 84
Tabel 4.19. Profil Rencana Rangka Utama........................................................ 88
xiii
Tabel 4.20. Beban Kombinasi yang Bekerja pada Rangka................................ 94
Tabel 4.21. Kebutuhan Baut Sambungan Gelagar Induk...................................114
Tabel 4.22. Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Memanjang......... 119
Tabel 4.23. Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Memanjang dan Melintang...... 119
Tabel 4.24. Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Memanjang dan Melintang...... 120
Tabel 4.25. Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Melintang............. 122
Tabel 4.26. Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Melintang dan Rangka Utama.. 122
Tabel 4.27. Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Melintang dan Rangka Utama. 123
Tabel 4.28. Kontrol Kekuatan Baut b Portal Ujung dan Rangka Utama......... 125
Tabel 4.29. Pembagian Zona Gempa Di Indonesia (C)..................................... 127
Tabel 4.30. Faktor Kepentingan (I)................................................................... 127
Tabel 4.31. Faktor Reduksi Gempa (R) berdasarkan Tipe Jembatan............... 128
Tabel 4.32. Elastomer Bearing Pad Design Spesification............................... 129
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal:
Gambar 2.1. Jembatan Lengkung Batu............................................................
5
Gambar 2.2. Jembatan Rangka Sungai Progo-Jateng....................................... 6
Gambar 2.3. Jembatan Gantung.......................................................................
6
Gambar 2.4. Jembatan Beton...........................................................................
7
Gambar 2.5. Jembatan Cabel Stayed...............................................................
7
Gambar 2.6. Tipe Rangka Batang....................................................................
9
Gambar 2.7. Konstruksi Jembatan Rangka Tipe Warren................................. 11
Gambar 2.8. Detail Railing............................................................................... 12
Gambar 2.9. Pelat Baja Bergelombang pada Stringer..................................... 12
Gambar 2.10. Stringer........................................................................................ 13
Gambar 2.11. Cross Girder................................................................................. 14
Gambar 2.12. Pelat Buhul................................................................................... 15
Gambar 2.13. Portal ujung.................................................................................. 16
Gambar 2.14. End Bearing Assembly................................................................. 17
Gambar 2.15. BebanLajur“D”............................................................................ 20
Gambar 2.16. Pembebanan truk “T” (500 KN).................................................... 21
Gambar 2.17. Faktor beban dinamis untuk BGT untuk pembebanan lajur “D” 22
Gambar 2.18. Gaya rem per lajur 2,75 m (KBU)..............................................
23
Gambar 2.19. Regangan Dan Tegangan Penampang Persegi Beton Bertulang
26
Gambar 2.20. Regangan Dan Tegangan Baja.................................................... 33
Gambar 2.21. Komparasi Lendutan Balok Komposit dan Non Komposit.......... 40
Gambar 2.22. Dimensi Lebar Efektif Balok T.................................................... 41
Gambar 2.23. Diagram Tegangan Elastis Dan Garis Netral............................... 41
Gambar 3.1. Potongan Melintang Struktur Atas Jembatan............................... 51
Gambar 3.2. Tampak Memanjang Jembatan.................................................... 52
Gambar 4.1. Potongan Melintang Lantai Kendaraan....................................... 53
Gambar 4.2. Distribusi Pembebanan Lantai Kendaraan.................................. 56
Gambar 4.3. Penulangan Pelat Lantai Kendaraan…........................................ 62
xv
Gambar 4.4. Perataan Pembebanan Pada Lantai Kendaraan............................ 63
Gambar 4.5. Penampang Lantai Kendaraan arah Melintang........................... 64
Gambar 4.6. Perataan Beban Gelagar Memanjang Sebelum Komposit........... 66
Gambar 4.7. Perataan Beban Hidup Gelagar Memanjang............................... 67
Gambar 4.8. Potongan Melintang pada Gelagar Memanjang.......................... 76
Gambar 4.9. Distribusi Beban Mati akibat Gelagar Memanjang..................... 79
Gambar 4.10. Distribusi Beban Hidup Gelagar Melintang................................ 79
Gambar 4.11. Potongan Melintang pada Gelagar Melintang............................. 86
Gambar 4.12. Tampak Memanjang Rangka Utama........................................... 91
Gambar 4.13. Distribusi Beban Mati pada Rangka Batang............................... . 92
Gambar 4.14. Distribusi BTR dan BGT pada Rangka Batang.......................... 93
Gambar 4.15. Distribusi Gaya Rem pada Rangka Batang................................. 93
Gambar 4.16. Distribusi Beban Angin pada Rangka Batang............................. 94
Gambar 4.17. Penomoran elemen pada Rangka Batang.................................... 95
Gambar 4.18. Distribusi Gaya Pada Portal Ujung............................................. 107
Gambar 4.19. Skema Sambungan Gelagar Memanjang Dan Melintang............ 117
Gambar 4.20. Skema Sambungan Gelagar Melintang Dengan Rangka Utama.. 121
Gambar 4.21. Skema Sambungan Portal Ujung Dengan Rangka Utama........... 124
Gambar 4.22. Perletakan Jembatan.................................................................... 130
Gambar 4.23. Detail Elastomer Rubber Bearing................................................ 131
xvi
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standar Nasional. 2000A. SNI–1726–2002, Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangun.
Badan Standar Nasional. 2000B. RSNI T-12-2004, Perencanaan Struktur Beton
untuk Jembatan.
Badan Standar Nasional. 2004A. RSNI T-02-2005, Pembebanan untuk Jembatan.
Badan Standar Nasional. 2004B. RSNI T-03-2005, Perencanaan Struktur Baja
untuk Jembatan.
Dipohusodo, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T15-1991-03 Departemen PU RI. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Oentong,Ir. 1999. Konstruksi Baja. Yogyakarta : Andi.
Salmon CG, Jhonson E.1990. Struktur Baja desain dan Perilaku dengan
penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 1.
Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Salmon CG, Jhonson E.1993. Struktur Baja desain dan Perilaku dengan
penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 2.
Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta
: Erlangga.
Siswoyo, Ir. 1995. Perencanaan Konstruksi Komposit. Malang : UMM
Struyk , H. J., Van Der Veen, KK.H.CW.1990.Jembatan. Tejemahan Ir. Mc.
Soemargono. Jakarta : Pradnya Paramita.
Supriyadi, Bambang Ir.Dr.. 2000. Jembatan. Yogyakarta : UGM.
T. Segui, William.(2003), LRFD Steel Design. USA : University of Mephis,
Brooks / Cole Thomsin Learning.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam upaya pemerataan pembangunan, sangatlah diperlukan adanya
suatu prasarana
penghubung, baik darat, laut, maupun udara. Jalan dan jembatan
merupakan salah satu prasarana penghubung darat yang sangat vital untuk
menghubungkan suatu wilayah satu dengan wilayah lainnya. Jalan adalah
prasarana transportasi untuk melayani arus lalu-lintas baik barang maupun
manusia, sedangkan jembatan merupakan pelengkap prasarana jalan yang penting
guna menghubungkan dua ujung jalan yang terpisah oleh sungai, danau, laut,
jurang maupun saluran irigasi.
Jembatan Grobogan Kecamatan Kedungjajang Kabupaten Lumajang yang
lebih dikenal dengan sebutan Buk panjang merupakan jembatan penghubung jalur
perekonomian utama provinsi antara Surabaya-Jember. Jembatan ini dibuat pada
zaman Belanda sekitar tahun 1890 menggunakan pasangan batu bata atau yang
lebih dikenal pada masa itu dengan nama landas. Keberadaanya saat ini sudah
sangat memprihatinkan, mengingat juga usianya yang telah mencapai 120 tahun.
Kondisi jembatan dengan bentang kurang lebih 110 meter dan lebar 6,6 meter ini
rusak parah, hampir putus, dan disebelah utara sambungan bergeser hampir 25
cm. Kondisi ini mengakibatkan jembatan sempat ditutup selama hampir tiga
pekan untuk dilakukan perbaikan sehingga melumpuhkan jalur perekonomian
Jawa Timur.
1
2
Untuk mengatasi masalah tersebut, maka sudah selayaknya dibangun
jembatan baru mengingat usia jembatan yang telah melebihi umur rencana
jembatan yang pada umumnya untuk jembatan kategori biasa dengan umur
rencana 50 tahun, serta jembatan dengan kategori khusus yakni umur rencananya
adalah 100 tahun. Disamping itu seiring perkembangan ekonomi dan kemajuan
zaman saat ini, mobilitas penduduk sangat tinggi yang ditandai dengan
pertambahan pengguna jalan sehingga beban jembatan pun semakin bertambah
drastis.
Alternatif perencanaan jembatan yang sesuai dan mudah untuk saat ini
adalah menggunakan rangka baja. Berdasarkan latar belakang di atas penulis akan
mencoba mendesain rangka atas jembatan Grobogan menggunakan rangka baja
(Warren truss) tipe Australia.
1.2 Rumusan Masalah
Sebagai tugas akhir, penulis mencoba melakukan studi perencanaan ulang
struktur atas jembatan Grobogan dengan menggunakan ”rangka baja tipe
Australia”. Adapun penulis merumuskan permasalahanya sebagai berikut:
1.
Perencanaan struktur lantainya
2.
Berapa dimensi gelagar memanjang dan gelagar melintang
3.
Berapa dimensi gelagar induknya
4.
Berapa dimensi ikatan anginnya
5.
Perencanaan alat sambung antar gelagar
6.
Perencanaan sistem perletakan
3
1.3 Maksud Dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah memberikan
suatu alternatif sistem konstruksi jembatan Grobogan Kabupaten Lumajang
dengan menggunakan rangka baja pada konstruksi atas jembatan utama yang
sebelumnya menggunakan pasangan batu bata, sehingga nantinya diharapkan akan
memberikan suatu konstruksi jembatan yang kuat dan memberikan lendutan
struktur yang lebih kecil sehingga dengan bentang yang panjang struktur akan
tetap aman untuk difungsikan.
1.4 Batasan Masalah
Adapun dalam menyusun tugas akhir ini, penulis memberikan batasan
masalah yaitu:
1.
Hanya membahas perencanaan struktur atas jembatan
2.
Tidak membahas metode pelaksanaan pembangunan jembatan
(launching)
3.
Analisa Struktur menggunakan bantuan Software Analisa Struktur
4.
Perencanaan pembebanan mengacu kepada RSNI T-02-2005
5.
Perhitungan plat lantai kendaraan dan perencanaan trotoar
mengacu kepada RSNI T-12-2004
6.
Penentuan Dimensi Profil Baja menggunakan metode Load and
Resistance Faktor Design (LRFD)