Desain Fondasi
2.2.4 Desain Fondasi
Tantangan yang berbeda dari konstruksi sebuah jembatan atau jembatan berbentuk jalan tol yang ada di atas laut adalah bagian pemancangan tiang atau kolom jembatan dan pondasinya. Hal tersebut dikarenakan kedua komponen struktur tersebut langsung berhubungan dengan air terlebih air laut yang memiliki kedalaman serta faktor-faktor oseanografi tertentu.
2.2.4.1 Tiang Jembatan
Gambar 2.49 Pondasi Pipa Baja
Sumber: google.com, 2013
Gambar di atas adalah konstruksi bagian bawah dari jembatan yang menggunakan pondasi pipa baja dengan diameter 60 cm dan panjang rata-rata 25 meter untuk tiap sisi jembatan yang ada di atas laut.
Gambar 2.50 Contoh Segmen Jembatan Sumber: google.com, 2013
Untuk konstruksi tiang jembatan dari pondasi bore pile tergantung dari bentuk, struktur, dan kondisi laut tempat tiang berdiri. Sebagai contoh untuk jembatan yang memisahkan dua pulau atau lintas laut biasanya menggunakan konstuksi tiang Pylon yang ditopang oleh cable stayed dengan ketinggian vertikal untuk navigasi dengan bentang yang direncanakan.
Gambar 2.51 Konstruksi Tiang Pylon Jembatan
Sumber: google.com, 2013
Sistem Konstruksi Jembatan biasanya menggunakan sistem form work yang terdiri dari side formwork, inner formwork dan diafragma formwork. Formwork siap digunakan setelah seluruh kegiatan perangkaian selesai. Proses finalisasi rebar dilakukan di lokasi pekerjaan. Penempatan rebar dilakukan beriringan langkah demi langkah dengan proses formwork dan pengecoran. Proses penempatan rebar dilakukan setelah formwork terpasang.
2.2.4.2 Pondasi Bored Pile
Untuk mengurangi pekerjaan di laut beberapa persiapan seperti perakitan rebar, dilakukan di stock yard. Penyiapan bahan baku untuk beton dan casing pipa dilakukan di stock yard. Peralatan bor dipersiapkan di atas ponton yang meliputi peralatan driving casing dan drilling.
Tahap-tahap pekerjaan yang dilakukan pada saat driving casing adalah:
1. Pemasangan jacking ponton pada saat tiba dilokasi pengeboran agar tidak terjadi pergerakan pada saat dilakukan pengeboran dan pemancangan.
2. Pengeboran casing pipa dengan tebal minimum, digunakan bore pile dengan tujuan memberi ruang dan toleransi bagi mesin bor pada waktu pekerjaan pengeboran.
3. Pemasangan vibratory hammer di atas pipa, dilakukan pada saat casing pipa sudah berada di posisinya.
4. Pemasangan casing pipa. Pekerjaan pengeboran dengan methode RCD (Reserved Circular Drill), dilakukan setelah pemancangan casing pipa selesai. Mesin bor diletakkan di atas casing terpasang. Pekerjaan pengeboran dilakukan sampai pada kedalaman kurang lebih 45 meter dari permukaan pile. Persyaratan toleransi yang ditentukan yaitu 20 mm per meter panjang tiang bor yang tidak tertutup casing Diameter Lubang dalam segala arah tidak boleh melebihi 5 persen dari diameter yang ditentukan. Lumpur hasil pengeboran diletakkan di disposal ponton dan dibuang di tempat yang sudah ditentukan sejauh 5 km dari lokasi pekerjaan. Persiapan untuk proses pengecoran dimulai dari pengangkutan raw material dari stock yard menuju ke dermaga dengan menggunakan dump truck. Raw material dan semen SBC akan diangkut dengan menggunakan feeder ponton menuju lokasi pengeboran. Pemasangan rebar dilakukan setelah lubang bor dibersihkan. Penyambungan antar segmen dilakukan dengan menggunakan mekanikal kopler.
Untuk pembentukan suatu gaya tulangan yang utuh jumlah sambungan pada satu potongan yang sama tidak boleh lebih dari setengah jumlah rebar yang terpasang. Metode yang digunakan untuk pengecoran dibawah air adalah dengan menggunakan Tremix Pipe. Beton harus mempunyai kekuatan yang cukup dan nilai slump dijaga pada 18-22 cm.
Gambar 2.52 Contoh Tahapan Struktur Bawah Sumber: google.com, 2013
2.2.4.3 Tiang Pancang
Pondasi yang digunakan untuk causeway atau jembatan-jembatan atas laut adalah tiang pancang baja dengan spesifkasi sesuai dengan ASTM A252 Grade 2. Pelaksanaan pekerjaan tiang pancang ini meliputi pekerjaan pemancangan, pengisian pasir, pengisian beton tanpa tulangan dan pengisian beton dengan tulangan. Kedalaman dari masing-masing pengisian ini didasarkan atas kondisi daya dukung tanah dan penggerusan tanah (scouring).
Hal penting yang harus diperhatikan adalah monitoring stok tiang pancang pipa baja yang sudah di-coating, sesuai kebutuhan untuk menjaga kontinuitas pekerjaan pemancangan. Selanjutnya adalah pemindahan stok pipa ke tepi pantai sesuai dengan kebutuhan. Peralatan yang digunakan untuk pemindahan ini adalah Hal penting yang harus diperhatikan adalah monitoring stok tiang pancang pipa baja yang sudah di-coating, sesuai kebutuhan untuk menjaga kontinuitas pekerjaan pemancangan. Selanjutnya adalah pemindahan stok pipa ke tepi pantai sesuai dengan kebutuhan. Peralatan yang digunakan untuk pemindahan ini adalah
2.2.4.4 Struktur Bawah Jembatan Tol Atas Laut Jiaozhou Bay (China)
Jembatan tol atas laut Jiaozhou Bay merupakan jembatan tol atas laut terpanjang di dunia dengan panjang 42,5 km, lebar 33,5 m dan ditopang oleh 5200 pilar. Substruktur atau struktur bawah pondasi mengunakan pipa baja berdiameter 2,2 m dipancang sampai kedalaman 95 m dari dasar laut.
Pondasi jembatan mengunakan pondasi tipe Caissons beton yang digantung diujung atas tiang pancang. Metodenya adalah pemasangan bekisting dasar dan atas yang kedap air untuk meneruskan pengecoran sampai ke permukan pile cap, dan setelah itu disambung dengan pilar pracetak yang kosong ditengahnya dan disatukan dengan tulangan yang muncul di pile cap kemudian melakukan cor in situ.
Selama proses konstruksi yang berat adalah pengaruh iklim cuaca karena musim dingin yang panjang dan sering dilanda badai angin.
Gambar 2.53 Pengerjan Substruktur Jiaozhou Bay
Sumber : benusaganiblog.wordpress.com, 2012
2.2.4.5 Struktur Bawah Jembatan Atas Laut Incheon (Korea)
Desain jembatan atas laut Incheon (Incheon Bridge) mengacu pada 2 dokument, yaitu Project Performance Requirements (PPR) dari Ministry of Construction and Transportation dan Concessionaire’s Supplementary Requirements (CSR) oleh KODA. Desain Struktur mengunakan referensi dari AASHTO LRFD Bridge Design Specifications. Pembebanan dan kombinasinya tetap mengunakan Korean Bridge Design Standards.
Bagian tersulit dari desain tersebut adalah detail penulangan untuk pondasi, hal ini mengingat juga jumlah tiang yang dibutuhkan akan menyebabkan nominal biaya yang signifikan. Piles didesain untuk berlaku elastis saat terjadi gerakan seismic dengan perkuatan tulangan transversal yang menahan gaya lateral dan juga penambahan tulangan longitudinal. Hasil desain berdasarkan bahaya seismic (seismic hazard) dengan faktor daktalitas yang cukup dan konfigurasi tulangan akan mampu menahan struktur dalam perbandingan 1 : 2500 tahun tanpa runtuh, yang artinya struktur di desain untuk perioda ulang gempa selama 2500 tahun tanpa adanya keruntuhan akibat seismik.
Gambar 2.54 Struktur Incheon Bridge
Sumber: Incheon Bridge Project, 2013
Perangkat lunak digunakan untuk memodelkan pile-pile beton bertulang dengan diameter besar dan kemudian menganalisis secara non-linear dari kelompok tiang pada kondisi masing-masing tanah tempat pondasi tersebut diletakkan.
Jembatan Incheon dibangun dengan rentang 50 meter tiap spans dan total 250 m panjang unit jembatan tiap bentang (5 spans). Bagian dari bawah pile cap Jembatan Incheon dibangun dengan rentang 50 meter tiap spans dan total 250 m panjang unit jembatan tiap bentang (5 spans). Bagian dari bawah pile cap
Gambar 2.55 Struktur Bawah Incheon Bridge
Sumber: Incheon Bridge Project, 2013
Gambar 2.56 Tiang dan Pile Cap Incheon Bridge
Sumber: Incheon Bridge Project, 2013
2.2.4.6 Perencanan Fondasi Tol Atas Laut Jakarta - Surabaya
Tabel 2.16 Bahan dan Material Fondasi Abutmen
Bahan dan Material Fondasi
Mutu beton K= 500 Kuat tekan beton
fc' = 41,5 Mpa Mutu baja tulangan
40 Tegangan leleh baja
U=
fy = 392 MPa Modulus elastisitas beton
Ec = 30277,6 MPa Berat beton bertulang 3 Wc = 24 kN/m
Tiang Pancang
Tegangan leleh baja fy = 24000 kPa Diameter tiang pancang
0,6 m Panjang tiang pancang
Dimensi Pile-Cap
Lebar arah x
3,6 m Lebar arah y
Bx =
By = 10,8 m Depan
1,4 m Belakang
1,4 m Tebal pile-cap
0,8 m Tebal abutment
Data Susunan Tiang Pancang
0,6 m Jumlah baris tiang pancang
Jarak pusat tiang terluar terhadap sisi luar pile-cap
a=
27 buah Jumlah tiang pancang dalam satu baris
ny =
27 buah Jarak antara tiang pancang arah x
nx =
1,2 m Jarak antara tiang pancang arah y
X=
Y=
1,2 m
Berdasarkan hasil pengujian SPT diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 2.17 Nilai Pengujian SPT
Kedalaman
Nilai SPT
40 529,6 Nilai SPT rata-rata di sepanjang tiang
Ň = 13,24 Pu = 1421,82 kN Pijin = Pu/SF = 473,939 kN
Pembebanan Pondasi
Beban kombinasi untuk pondasi: P=
kN
P/n = 4698,038/(27/2) P=
kN
Maka, P
Pijin
473,939 kN = AMAN
Gambar 2.57 Desain Pile Cap
Gambar 2.58 Desain Abutment dan Pondasi
2.2.4.7 Perbandingan Desain Fondasi Jiaozhou Bay, Incheon Bridge, dan Tol Atas Laut Jakarta – Surabaya
Tabel 2.18 Perbandingan Fondasi
Jembatan Tol Atas Laut
No. Parameter Perbandingan
Jakarta - Surabaya, Indonesia
Incheon, Korea Selatan
Jiaozhou Bay, China
1 Panjang Jembatan
2 Lebar Jembatan
3 Jumlah Pilar
4 Jumlah Pilar Tiap Spans
5 Pilar
6 Pilar
5 Tipe Pondasi
Bor Pile - Caissons
Bor Pile
Caissons
- 7 Kedalaman Tiang Pancang
6 Rantang Tiap Spans
20 m
50 m
95 m dari Dasar Laut
40 m
8 Material
Beton Bertulang
Beton Bertulang
Beton Bertulang
2.2.4.8 Reklamasi (Landed)
a East Coast Parkway East Coast Parkway atau Jalan Tol Pantai Timur di Singapura ini menghubungkan Changi Airport dengan daerah selatan pulau. Tol hasil reklamasi ini memiliki panjang 20 km. Pada dasarnya struktur pondasi dari reklamasi yang digunakan untuk menahan perkerasan jalan di atasnya. Bahan pondasi bisa berupa lapisan batuan, tanah yang dipadatkan untuk menopang beban di atasnya.
b. Landed tol Atas Laut Jakarta-Surabaya Reklamasi jembatan ini menambahkan area daratan sebagai tempat bertumpunya pondasi dan tiang jembatan, jadi ada area perairan yang akan di reklamasi, pada perencanaan ini jembatan atau jalan tol yang akan dibuat dengan b. Landed tol Atas Laut Jakarta-Surabaya Reklamasi jembatan ini menambahkan area daratan sebagai tempat bertumpunya pondasi dan tiang jembatan, jadi ada area perairan yang akan di reklamasi, pada perencanaan ini jembatan atau jalan tol yang akan dibuat dengan
2.2.4.9 Kombinasi (Landed and Elevated)
a. Overseas Highway, Florida Overseas Highway , Florida merupakan project gabungan dari landed dan elevated dimana jalan tol ini terdiri dari tol atas laut dan juga daratan. Overseas Highway adalah jalan raya sepanjang 127,5 mil (205,2 km) membentang dari daratan Florida, bagian selatan serangkaian karang dan pulau batu kapur di Teluk Meksiko yang dikenal sebagai Florida Keys ke kota Key West, bagian selatan Amerika Serikat.
Struktur bawah bagian elevated tetntu memakai beton bertulang sesuai dengan desain jembatan atas laut sedangkan pada bagian landed mengunakan pulau buatan yang menghubungkan bentang elevated di tengah laut.
Gambar 2.59 Overseas Highway, Florida
Sumber : http://interhdb.com, 2012
b. Kombinasi Tol Atas Laut Jakarta-Surabaya Pembangunan Kombinasi ini menggabungkan desain jembatan tol atas laut dengan desain elevated mengunakan pondasi bore pile beton bertulang sesuai rencana sebelumnya dan ditambah area landed berupa reklamasi daratan baru di tengah laut sebagai penghubung antara bentang jembatan dengan perkuatan pondasi b. Kombinasi Tol Atas Laut Jakarta-Surabaya Pembangunan Kombinasi ini menggabungkan desain jembatan tol atas laut dengan desain elevated mengunakan pondasi bore pile beton bertulang sesuai rencana sebelumnya dan ditambah area landed berupa reklamasi daratan baru di tengah laut sebagai penghubung antara bentang jembatan dengan perkuatan pondasi