Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap Konstruksi Struktur Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi IIA Span P6 – P12
1
DISTRIBUSI TEGANGAN-REGANGAN PADA TAHAP
KONSTRUKSI STRUKTUR ATAS JALAN LAYANG TOL
BORR (BOGOR OUTER RING ROAD) SEKSI IIA SPAN P6–P12
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
2
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Distribusi TeganganRegangan pada Tahap Konstruksi Struktur Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor
Outer Ring Road) Seksi IIA Span P6 – P12 adalah benar karya saya dengan arahan
dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2014
Adam Pahlevi Chamsudi
NIM F44100013
3
ABSTRAK
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI. Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap
Konstruksi Struktur Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi
IIA Span P6 - P12. Dibimbing oleh MUHAMMAD FAUZAN.
Abstrak: Sistem jaringan transportasi darat meliputi jalan maupun jembatan,
keduanya berperan penting dalam menghubungkan kawasan satu dengan lainnya,
serta untuk menunjang kelancaran aktivitas transportasi di dalamnya. Saat ini
pemerintah Kota Bogor telah merencanakan pembangunan Jalan Layang Tol Bogor
Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA pada ruas jalan Kedunghalang-Kedungbadak
untuk mengurangi kemacetan yang sering terjadi di kawasan tersebut.
Pembangunan direncanakan akan menerapkan konsep konstruksi jembatan
segmental dan precast box girder sebagai komponen utamanya, metode konstruksi
yang digunakan adalah “span by span erection with launching gantry”. Penelitian
ini bertujuan untuk menganalisis tegangan-regangan dan lendutan yang terjadi pada
struktur atas jalan layang ketika proses konstruksi berlangsung. Metode yang
dilakukan adalah pengumpulan data, permodelan di CSI Bridge V15, dan analisisis
distribusi tegangan-regangan. Selama proses konstruksi, seluruh struktur box girder
dan kolom keduanya aman terhadap tegangan dan regangan tekan, tetapi pada
kondisi sebagian struktur box girder dan seluruh struktur kolom tidak aman
terhadap tegangan maupun regangan tarik. Tegangan tekan, tegangan tarik,
regangan tekan, dan regangan tarik yang terjadi pada box girder untuk span 2 (jarak
76614 mm) setelah seluruh step konstruksi dilakukan berturut-turut adalah 2122.39
kN/m2, 3412.96 kN/m2, 7.01E-05, dan 1.13E-04. Tegangan tekan, tegangan tarik,
regangan tekan, dan regangan tarik yang terjadi pada kolom 2 sisi A setelah seluruh
step konstruksi dilakukan berturut-turut adalah 3632.5 kN/m2 , 5708 kN/m2 , 1.2E04, dan 1.89E-04, sedangkan pada sisi B adalah 4570.5 kN/m2, 7176.2 kN/m2,
1.51E-04, dan 2.37E-04. Lendutan maksimum terjadi pada step 11 dan 12 sebesar
16.7 mm, hasil tersebut menunjukkan bahwa stuktur jembatan/jalan layang kaku
dan aman.
Kata kunci : tegangan-regangan, box girder, span by span with launching gantry,
CSI Bridge V15
4
ABSTRACT
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI. Distribution of Stress-Strain at Superstructure
Construction Stage on Elevated Toll Road BORR (Bogor Outer Ring Road) Section
IIA Span P6 – P12. Supervised by MUHAMMAD FAUZAN.
Abstract: Land transportation network system consists of road and bridge, both of
them has important role in connecting each region, in addition to support the
transportation activity inside. Bogor city government had planned construction of
Elevated Toll Road, Bogor Outer Ring Road (BORR) Section IIA on Kedunghalang
– Kedungbadak roads to reduce the congestion occurs in that region currenly. The
constructin concept is segmental bridge and precast segmental box girder as main
component, construction method which used is “span by span erection with
launching gantry”. The purpose of this research is to analyze the stress-strain and
displacement that occurs on top of structre when the construction stage takes place.
The methods of this research are collecting data, modelling in CSI Bridge V15, and
analysis of stress-strain distribution. During the construction process, the entire
structure of the box girder and column are secure against stress and compressive
strain, but with the addititonal condition which is most of box girder structure and
all of column structure is unsafe to stress and tensile strain. Compressive stress,
tensile stress, compressive strain and tensile strain that occurs in span 2 of box
girder (76 614 mm distance) after the construction steps are finished is represents
respectively 2122.39 kN/m2, 3412.96 kN/m2, 7.01E-05, and 1.13E-04. In addition,
the compressive stress, tensile stress, compressive strain and tensile strain that
occurs in column 2 side A after constructions work is finished, the results gained
are presented continously as 3632.5 kN/m2, 5708 kN/m2, 1.2E-04, and 1.89E-04,
while on the B side are 4570.5 kN/m2, 7176.2 kN/m2, 1.51E-04 and 2.37E-04. The
maximum deflection occurs at step 11 and 12 is in the amount of 16.7 mm, these
results indicate that the structure of bridges / fly-over is stiff and safe.Obtained
maximum deflection is 16.7 mm, the results show that the structure of the bridge/
fly-over is safe.
Keywords: stress-strain, box girder, span by span with launching gantry, CSI
Bridge V15
6
5
DISTRIBUSI TEGANGAN-REGANGAN PADA TAHAP
KONSTRUKSI STRUKTUR ATAS JALAN LAYANG TOL
BORR (BOGOR OUTER RING ROAD) SEKSI IIA SPAN P6–P12
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
7
Judul Skripsi : Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap Konstruksi Struktur
Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi IIA
Span P6 – P12
Nama
: Adam Pahlevi Chamsudi
NIM
: F44100013
Disetujui oleh
Muhammad Fauzan, S. T, M. T
Dosen Pembimbing
Diketahui Oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
8
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala
karunia yang telah diberikan-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini
adalah Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap Konstruksi Struktur Atas Jalan
Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi IIA Span P6 – P12.
Peneltitian dan penyusunan skripsi ini dapat diselesaikan juga atas dukungan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, terima kasih diucapkan kepada :
1. Muhammad Fauzan, S. T, M. T, sebagai dosen pembimbing yang telah
senantiasa membimbing dalam penyelesaian skripsi, memberikan banyak ilmu
dan masukan untuk menghadapi dunia kerja.
2. Staf Tata Usaha Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Bu Dahlia, Pak Udin,
serta Staf Tata Usaha Fakultas Teknologi Pertanian yang telah membantu dalam
hal administrasi.
3. Orang tua, Mas Danie, Dek Nia, dan semua keluarga di Surabaya yang selama
ini telah mendukung dan mendoakan kelancaran dalam menyelesaikan skripsi
ini.
4. Mayasari dan Fricilia Gazela yang setiap saat membantu, menemani, dan
memberikan semangat.
5. Teman-teman satu angkatan dan satu perjuangan, Teknik Sipil dan Lingkungan
Institut Pertanian Bogor angkatan 47 yang telah memberikan waktunya sebagai
tempat bercerita, berkumpul, berbagi informasi, serta medukung satu sama lain.
6. PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk yang telah bersedia memberikan data-data dan
dijadikan tempat penelitian selama ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap
perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan.
Bogor, Juli 2014
Adam Pahlevi Chamsudi
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Jalan
2
Jembatan
2
Metode Konstruksi
3
Span by span Precast Segmental Method
4
Beban Pelaksanaan
5
Distribusi Tegangan-Regangan
5
Akibat Beban Aksial
5
Akibat Beban Prategang
7
Tegangan Ijin Beton
8
Tegangan Ijin Tekan pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
8
Tegangan Ijin Tarik pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
8
Tegangan Ijin Baja Tulangan Prategang
Tegangan Ijin pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Lendutan Ijin Maksimum
METODOLOGI
8
8
8
9
Waktu dan Tempat Penelitian
9
Bahan
9
Alat
9
Tahapan Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Permodelan Struktur Jembatan
10
11
11
10
Struktur Box Girder dan Kolom
12
Struktur Tendon
14
Nilai Distribusi
14
Nilai Tegangan dan Regangan pada Struktur Box Girder
15
Nilai Tegangan dan Regangan pada Struktur Kolom
23
Lendutan
25
Kontrol
26
Tegangan
26
Regangan
26
Lendutan
29
SIMPULAN DAN SARAN
29
Simpulan
29
Saran
30
DAFTAR PUSTAKA
30
LAMPIRAN
32
RIWAYAT HIDUP
43
11
DAFTAR TABEL
1 Dimensi box girder
12
2 Dimensi kolom
13
3 Nilai tegangan tarik dan tekan step 1 (Kedungbadak)
15
4 Nilai tegangan tarik dan tekan step 2 (Kedunghalang)
16
5 Nilai tegangan tarik dan tekan step 3 (Kedungbadak)
16
6 Nilai tegangan tarik dan tekan step 4 (Kedunghalang)
17
7 Nilai tegangan tarik dan tekan step 5 (Kedungbadak)
17
8 Nilai tegangan tarik dan tekan step 6 (Kedunghalang)
18
9 Nilai tegangan tarik dan tekan step 7 (Kedungbadak)
18
10 Nilai tegangan tarik dan tekan step 8 (Kedunghalang)
19
11 Nilai tegangan tarik dan tekan step 9 (Kedungbadak)
20
12 Nilai tegangan tarik dan tekan step 10 (Kedunghalang)
20
13 Nilai tegangan tarik dan tekan step 11 (Kedungbadak)
21
14 Nilai tegangan tarik dan tekan step 12 (Kedunghalang)
22
15 Lendutan selama proses konstruksi
25
DAFTAR GAMBAR
1 Launching gantry
4
2 Metode span-by-span precast segmental
4
3 Perbedaan penampang berlubang dengan penampang bersih
6
4 Distribusi tegangan-regangan
6
5 Struktur beton prategangan
7
6 Tegangan tekan dan tarik akibat gaya prategang
7
7 Lokasi proyek
9
8 Tahapan penelitian
10
9 Potongan memanjang jembatan
11
10 Potongan melintang jembatan
11
11 Hasil pemodelan jembatan menggunakan CSI Bridge Versi 15
12
12 Dimensi box girder
13
13 Penampang kolom
13
14 Titik-titik lubang tendon pada pierhead
14
12
15 Grafik tegangan tarik dan tekan step 1 (Kedungbadak)
15
16 Grafik tegangan tarik dan tekan step 2 (Kedunghalang)
15
17 Grafik tegangan tarik dan tekan step 3 (Kedungbadak)
16
18 Grafik tegangan tarik dan tekan step 4 (Kedunghalang)
17
19 Grafik tegangan tarik dan tekan step 5 (Kedungbadak)
17
20 Grafik tegangan tarik dan tekan step 6 (Kedunghalang)
18
21 Grafik tegangan tarik dan tekan step 7 (Kedungbadak)
18
22 Grafik tegangan tarik dan tekan step 8 (Kedunghalang)
19
23 Grafik tegangan tarik dan tekan step 9 (Kedungbadak)
20
24 Grafik tegangan tarik dan tekan step 10 (Kedunghalang)
20
25 Grafik tegangan tarik dan tekan step 11 (Kedungbadak)
21
26 Grafik tegangan tarik dan tekan step 12 (Kedunghalang)
22
27 Kondisi kolom sebelum konstruksi dimulai
23
28 Kondisi kolom setelah seluruh step konstruksi selesai
25
29 Lendutan (displacement) maksimum
26
30 Eksentrisitas tendon span 2 (jarak 76614 mm)
27
DAFTAR LAMPIRAN
1 Daftar notasi
32
2 Jumlah strand pada setiap titik tendon
33
3 Tegangan dan regangan maksimum pada kolom
34
4 Tegangan dan regangan span 2 pada program di tahap akhir konstruksi
35
5 Span P7 – P8
37
6 Tahapan konstruksi
42
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu aspek yang menarik dalam suatu susunan tata kota adalah
pembangunan sistem transportasi. Jalan merupakan prasarana utama dari suatu
sistem jaringan transportasi darat yang memiliki peranan penting dalam
menghubungkan antara kawasan satu dengan kawasan lainnya, serta untuk
menunjang kelancaran aktivitas transportasi di dalamnya. Kelancaran tersebut
dapat dicapai apabila kualitas jalan telah memenuhi kriteria-kriteria yang sudah
ditentukan, seperti kondisi muka jalan yang rata sehingga dapat memberikan
kenyamanan bagi pengguna, luas badan jalan yang sebanding dengan volume
kendaraan yang melintas, dan tersedianya fasilitas-fasilitas pendukung keamanan
jalan. Hal ini berbeda dengan kondisi jalan di kawasan Kedunghalang Bogor yang
seringkali terjadi kemacetan akibat luas badan jalan yang tidak sebanding dengan
volume kendaraan yang melintas, selain itu ruas jalan Kedunghalang yang menjadi
pertemuan beberapa akses jalan lainnya, baik dari maupun menuju kota Bogor,
seperti jalan Cibinong, Parung, Sentul, Jakarta dan sekitarnya juga menyumbang
angka kemacetan di kawasan tersebut. Untuk mengatasinya pemerintah kota Bogor
merencanakan pembangunan jalan layang tol yang menghubungkan kawasan
Sentul ataupun Jakarta dengan daerah sekitar kota Bogor. Pembangunan jalan
layang tol tersebut direncanakan akan menerapkan konsep konstruksi jembatan
segmental dan precast box girder sebagai komponen utamanya.
Perumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas adalah analisis mengenai distribusi tegangan dan
regangan yang terjadi pada tahap konstruksi struktur atas tanpa mempertimbangkan
pengaruh faktor beban gempa, beban angin, dan beban tumbukan selama konstruksi
berlangsung. Objek penelitian hanya pada span P6 sampai dengan span P12
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah 1) menentukan besar nilai distribusi teganganregangan serta lendutan (displacement) yang terjadi selama tahap konstruksi setiap
pemasangan box girder dan kolom dalam satu bentang jalan layang, 2) kemudian
membandingkan besar nilai ketiganya terhadap batas nilai yang diizinkan.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengaplikasikan Ilmu Teknik Sipil dan
Lingkungan bagi bangsa dan dapat menjadi tolak ukur keamanan jalan layang
BORR khususnya terhadap proses konstruksi.
2
Ruang Lingkup Penelitian
Berdasarkan pertimbangan terhadap judul penelitian, data, referensi, dan waktu
pelaksanaan penelitian dalam analisis struktur jembatan/jalan layang, maka ruang
lingkup permasalahan dalam penelitian ini meliputi:
1. Struktur jalan layang yang ditinjau adalah pier, pier head, dan box girder span
P6-P12
2. Analisis dan perhitungan struktur mengacu pada peraturan Pembebanan untuk
Jembatan (SNI T-02-2005), Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan (SNI
T-12-2004), dan AASHTO LRFD
3. Desain jalan layang dan analisis gaya-gaya dalam dilakukan dengan bantuan
software CSI Bridge versi 15
4. Analisis distribusi tegangan-regangan dilakukan dengan menggunakan
software CSI Bridge versi 15
5. Penelitian dilakukan di Bogor, Jawa Barat dengan mengambil lokasi pada
proyek konstruksi jalan layang tol BORR (Bogor Outer Ring Road)
6. Penelitian ini hanya membahas mengenai distribusi tegangan regangan yang
terjadi pada saat tahap konstruksi dilakukan tanpa mempertimbangkan faktor
beban yang berasal dari aksi lingkungan (beban gempa, beban angin, beban
tumbukan).
TINJAUAN PUSTAKA
Jalan
Jalan mempunyai fungsi sebagai prasana perhubungan darat yang
menghubungkan lokasi satu dengan lokasi lainnya. Sama halnya dengan jalan, jalan
layang juga memiliki fungsi yang serupa, perbedaannya hanya terletak pada posisi
jalan itu sendiri. Jalan layang dibangun tidak sebidang dengan tanah dan sifatnya
melayang untuk menghindari daerah/kawasan yang dinilai akan menghambat lalu
lintas, seperti persimpangan jalan, kawasan rawa-rawa, dan perlintasan kereta api
(Nasution N 2013). Sifatnya yang melayang (elevated) seringkali pembangunan
jalan layang mengikuti konsep pembangunan jembatan, yaitu terdiri dari pondasi
dan struktur penopang lainnya. Pembangunan jalan layang tol BORR seksi IIA
sendiri menerapkan konsep pembangunan jembatan berupa jembatan segmental,
sehingga komponen-komponen yang diperlukan, antara lain bore pile, pile cap,
pier, abutment, pierhead, dan box girder.
Jembatan
Jembatan adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua
bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang
3
dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi/drainase, kali, jalan kereta api, jalan raya
yang melintang tidak sebidang, dan lain sebagainya. Menurut Dr. Ir. Bambang
Supriyadi, jembatan bukan hanya kontruksi yang berfungsi menghubungkan suatu
tempat ke tempat lain akibat terhalangnya suatu rintangan, namun jembatan
merupakan suatu sistem transportasi, jika jembatan runtuh maka sistem akan
lumpuh. Secara umum struktur jembatan diklasifikasikan menjadi 6 tipe (Agus
2001), di antaranya:
1. Jembatan gelagar (girder bridge)
2. Jembatan pelengkung/busur (arch bridge)
3. Jembatan rangka (truss bridge)
4. Jembatan portal (rigid frame bridge)
5. Jembatan gantung (suspension bridge)
6. Jembatan kabel (cable stayed bridge)
Pada dasarnya penentuan tipe jembatan itu sendiri tegantung oleh kebutuhan
dengan tetap mempertimbangkan faktor-faktor keamanan dan kekuatan jembatan
akibat beban-beban yang bekerja, karena konsep konstruksi yang digunakan pada
proyek pembangunan jalan layang tol Bogor Outer Ring Road (BORR) adalah
jembatan segmental, maka jembatan tersebut termasuk tipe jembatan gelagar
dengan penggunaan sistem beton prategang. Peraturan-peraturan yang dijadikan
acuan dalam konstruksi jembatan beton, antara lain SNI T-02-2005, SNI T-122014, dan AASHTO LRFD
Perencanaan jembatan tidak hanya memperhatikan beban-beban yang bekerja
terutama pada kondisi layan, melainkan perlu memperhatikan beban-beban yang
bekerja pada saat proses konstruksi berlangsung, saat ini sebagian besar
pengamatan hanya membahas mengenai kekuatan jembatan terhadap pengaruh
beban mati dan beban hidup setelah jembatan tersebut dipakai, sedangkan pada
tahap konstruksi pengaruh beban tetap ada, seperti tegangan dan regangan yang
bekerja pada beton maupun tendon akibat dari proses penarikan (stressing) tendon,
sehingga hal tersebut juga perlu diperhitungkan untuk mengetahui tegangan tekan
tegangan tarik, dan regangan yang masih mampu diterima baik oleh tendon maupun
beton pada saat proses konstruksi dilakukan.
Metode Konstruksi
Setiap tipe jembatan memiliki tahapan dan metode konstruksi yang berbeda.
Berdasarkan struktur, metode pelaksanaan jembatan terdiri dari metode
pelaksanaan jembatan beton dan metode pelaksanaan jembatan rangka. Metode
pelaksanaan jembatan beton dibedakan menjadi 2, yaitu cast in situ dan precast
segmental (Muharram R 2014). Cast in situ merupakan metode pelaksanaan
jembatan dengan proses pengecoran dilakukan di lokasi pembangunan, metode cast
in situ terdiri dari:
1. MSS (Movable Scaffolding System)
2. ILM (Increamental Launching Method)
3. Balanced Cantilever dengan Form Traveller
4. Cabel Stayed dengan Form Traveller
Precast segmental merupakan metode pelaksanaan dengan menggunakan beton
yang disuplai dari luar berupa precast yang siap untuk dilakukan instalasi, metode
precast segmental terdiri dari:
4
Balanced Cantilver Erection with Launching Gantry
Balanced Cantilver Erection with Lifting Frames
Span by Span Erection with Launching Gantry
Balanced Cantilever Erection with Cranes
Precast Beam
Terdapat 2 metode yang diterapkan pada konstruksi jalan layang tol BORR,
yaitu cast in situ dan span-by-span erection with launching gantry. Metode span by
span with launching gantry menjadi metode utama dalam pelaksanaan konstruksi
kerena dinilai lebih efektif dan efisien. Menurut Prof. Dr. Ing. G. Rombach 2002,
metode ini merupakan metode terbaru yang diterapkan dalam dunia konstruksi
jembatan sebab precast segmental box girder merupakan salah satu tekonologi
konstruksi jembatan yang juga tergolong baru dalam beberapa tahun terakhir,
sehingga untuk memastikan keamanan metode tersebut, perlu dilakukan evaluasi
lebih lanjut.
1.
2.
3.
4.
5.
Span-by-span Precast Segmental Method
Suatu sistem konstruksi jembatan segmental pada dasarnya berbeda dengan
sistem konstruksi monolit, konstruksi jembatan segmental terdiri dari elemenelemen pracetak yang dipratekan bersama-sama oleh tendon eksternal (Prof. Dr.Ing. G. Rombach 2002). Span-by-span precast segmental method merupakan salah
satu metode konstruksi jembatan segmental yang menerapkan sistem pemasangan
segmen-segmen berdasarkan span per span secara berurutan dengan sekali
penarikan tendon dibantu alat launching gantry maupun shoring. Penarikan tendontendon tersebut yang akan menyebabkan terjadinya distribusi tegangan regangan
selama konstruksi berlangsung.
Gambar 1 Launching gantry
Gambar 2 Metode span-by-span precast segmental with Launching Gantry
5
Beban Pelaksanaan
Beban pelaksanaan terdiri dari beban yang disebabkan oleh aktivitas
pelaksanaan itu sendiri maupun aksi lingkungan yang mungkin timbul selama
waktu pelaksanaan (SNI T-02-2005). Beban yang timbul dari aktivitas pelaksanan
salah satunya disebabkan oleh proses pemasangan atau instalasi komponen
struktural maupun non-struktural, sedangkan beban yang timbul akibat aksi
lingkungan di antaranya disebabkan oleh beban angin, beban gempa, dan beban
tumbukan dari kendaraan. Setiap aksi lingkungan mungkin saja dapat terjadi
bersamaan dengan beban pelaksanaan selama proses konstruksi berlangsung,
sehingga diperlukan perencanaan yang tepat, di antaranya dengan membuat
toleransi untuk berat perancah atau yang mungkin akan dipikul oleh bangunan
sebagai hasil dari metoda atau urutan pelaksanaan, memperhitungkan adanya gaya
yang timbul selama pelaksanaan dan stabilitas serta daya tahan dari bagian-bagian
komponen, menjamin bahwa tercantum cukup detail ikatan dalam gambar maupun
spesifikasi material untuk menjamin stabilitas struktur pada semua tahap
pelaksanaan, serta menentukan tingkat kemungkinan kejadian dan menggunakan
faktor beban sesuai untuk aksi lingkungan yang bersangkutan. Apabila rencana
tergantung pada metoda pelaksanaan, struktur harus mampu menahan semua beban
pelaksanaan secara aman. Secara keseluruhan, selama pelaksanaan konstruksi
berlangsung pengaruh gempa tidak perlu dipertimbangkan.
Distribusi Tegangan Regangan
Akibat Beban Aksial
Teori elastisitas menyebutkan bahwa bila suatu benda pejal dibebani oleh gaya
luar, benda tersebut akan berubah bentuk (deformasi) sehingga menimbulkan
tegangan dan regangan. Geometri benda sangat berpengaruh pada distribusi
tegangan. Tegangan akan terkonsentrasi pada daerah-daerah dimana terjadi
perubahan bentuk yang tiba-tiba seperti lubang dan takikan (Palmiyanto H M
2003). Besar tegangan rata-rata pada suatu bidang dapat didefinisikan sebagai
intensitas gaya yang bekerja pada bidang tersebut. Sehingga secara matematis
tegangan normal rata-rata dapat dinyatakan sebagai:
σ=
P
(1)
=
δ
(2)
Keterangan:
σ
= Tegangan normal rata-rata (N/mm2 = Mpa)
P
= Gaya normal yang bekerja (N)
A
= Luas bidang (mm2)
Regangan merupakan perubahan bentuk per satuan panjang. Regangan
digunakan untuk mempelajari deformasi yang terjadi pada suatu benda. Untuk
memperoleh regangan, maka dilakukan dengan membagi perpanjangan ( ) dengan
panjang (L) yang telah diukur, dengan demikian diperoleh persamaan:
=
P
Keterangan:
= Regangan
(3)
6
= Perpanjangan
L
= Panjang awal benda
Berdasarkan hukum Hooke’s, tegangan adalah sebanding dengan regangan.
Kesebandingan tegangan terhadap regangan dinyatakan sebagai perbandingan
tegangan satuan terhadap regangan satuan. Perkembangan hukum Hooke’s tidak
hanya pada hubungan tegangan-regangan saja, tetapi berkembang menjadi modulus
young atau modulus elastisitas. Rumus modulus elastisitas (E) adalah sebagai
berikut:
σ=E
(4)
=
σ
=
P
(5)
Keterangangan:
E
= Modulus elastisitas (Mpa)
σ
= Tegangan
= Regangan
Suatu diskontinuitas dalam benda misalnya lubang atau takik akan
mengakibatkan distribusi tegangan tidak merata disekitar diskontinuitas tersebut.
Pada beberapa daerah di dekat diskontinuitas, tegangan akan lebih tinggi dari pada
tegangan rata-rata yang jauh letaknya dari diskontinuitas, hal ini disebut sebagai
konsentrasi tegangan diskontinuitas. Konsentrasi tegangan dinyatakan dengan
faktor tegangan K. Pada umumnya K adalah perbandingan antara tegangan
maksimum dengan tegangan nominal terhadap dasar penampang sesungguhnya.
σ a s
(6)
K=
σ
i a
Perbedaan letak tegangan nominal dihitung berdasarkan persamaan berikut:
K=
K=
σ a s
P⁄
(7)
σ a s
(P⁄ )
(8)
g
Gambar 3 Perbedaan penampang berlubang dengan penampang bersih
Gambar 4 Distribusi tegangan regangan
7
Akibat Gaya Prategang
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan tekan tinggi, tetapi
kekuatan tariknya relatif rendah. Sedangkan baja adalah suatu material yang
mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Kombinasi dari pemanfaatan kedua
bahan tersebut disebut beton prategang.
Gambar 5 Struktur beton prategang
Tegangan tekan akibat penjumlahan gaya prategang dan beban merata
mengakibatkan kapasitas tekan balok dalam memikul beban luar berkurang. Oleh
karena itu, maka tendon prategang diletakkan di bawah sumbu netral di tengah
bentang. Sedangkan di daerah tumpuan tendon diletakkan dengan jarak yang kecil
terhadap sumbu netral yang berarti tendon prategang diletakkan di atas sumbu
netral. Sehingga tegangannya menjadi: (Imran I 2006)
P
σ =− +
P
σ =− −
W=
I
Y
P.e
W
P.e
W
−
+
W
W
Gambar 6 Tegangan tekan dan tarik akibat gaya prategang
Keterangan:
σt
= Tegangan pada serat atas/Tegangan tekan (Mpa)
σb
= Tegangan pada serat bawah/Tegangan tarik (Mpa)
P
= Gaya prategang (N)
e
= Eksentrisitas tendon (mm)
Y
= Eksentrisitas penampang (mm)
M
= Momen akibat beban luar (N.mm)
W
= Momen Tahanan (mm3)
I
= Momen Inersia (mm4)
(9)
(10)
(11)
8
Tegangan Ijin beton
Tegangan Ijin Tekan pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Untuk kondisi beban sementara atau untuk komponen beton prategang pada saat
transfer gaya prategang, tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh
melampaui nilai 0.60 fci’. fci’ adalah kuat tekan beton yang direncanakan pada
umur saat dibebani atau dilakukan transfer gaya prategang, dinyatakan dalam
satuan MPa. (SNI T-12-2004).
Tegangan Ijin Tarik pada Kondisi Transfer Gaya Pategang
Tegangan tarik yang diijinkan pada penampang beton untuk kondisi transfer
gaya prategang, diambil dari nilai-nilai:
Serat terluar mengalami tegangan tarik, tidak boleh melebihi 0.25 √f′ i ,
kecuali untuk kondisi di bawah ini.
Serat terluar pada ujung komponen struktur yang didukung sederhana dan
mengalami tegangan tarik, tidak boleh melebihi nilai 0.5√f′ i.
Tegangan ijin tarik dinyatakan dalam satuan MPa. (SNI T-12-2004).
Tegangan Ijin Baja Tulangan Prategang
Tegangan Ijin pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Tegangan tarik baja prategang pada kondisi transfer tidak boleh melampaui
nilai berikut (SNI T-12-2004) :
Akibat gaya penjangkaran tendon sebesar 0.94 fpy, tetapi tidak lebih besar dari
0.85 fpu, atau nilai maksimum yang direkomendasikan oleh fabrikator pembuat
tendon prategang atau jangkar.
Sesaat setelah transfer gaya prategang sebesar 0.82 fpy, tetapi tidak lebih besar
dari 0.74 fpu.
Lendutan Ijin Maksimum
Struktur jalan layang/jembatan termasuk ke dalam jenis komponen struktur atap
atau lantai yang menahan atau disatukan dengan komponen non-struktural (tendon)
yang mungkin tidak rusak akibat lendutan yang besar, lendutan yang
diperhitungkan merupakan lendutan total yang terjadi setelah pemasangan
komponen non-struktural (jumlah dari lendutan jangka panjang akibat semua beban
tetap yang bekerja dan lendutan seketika yang terjadi akibat penambahan sebaran
beban hidup), dalam hal ini proses konstruksi termasuk lendutan jangka panjang
akibat semua beban tetap yang bekerja, maka batas lendutan yang digunakan
sebesar (SNI 03-2847-2002):
=
Keterangan:
= Displacement (Lendutan)
L = Panjang jembatan
(12)
9
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret sampai Mei 2014 di Departemen
Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor. Data yang digunakan
berupa data sekunder yang diperoleh dari PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk. dalam
proyek konstruksi Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA,
Bogor (Kedunghalang-Kedungbadak). Permodelan struktur, perhitungan analisis,
dan penyusunan skripsi dilakukan dari bulan April sampai Juni 2014. Berikut lokasi
proyek konstruksi Jalan Layang Non-Tol BORR seksi IIA.
Gambar 7 Lokasi proyek
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
Data umum jalan layang tol BORR, seksi IIA
Data gambar (As built drawing)
RSNI T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Struktur Jembatan
RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan
SNI 03-1725-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan
Raya
6. SNI 03-1732-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur
Jalan Raya
7. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk
Bangunan Gedung
8. AASHTO LRFD
1.
2.
3.
4.
5.
Alat
1.
2.
3.
4.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini Antara lain:
Laptop ASUS N56V
Software CSI Bridge versi 15
Sofware AutoCAD 2014
Microsoft Office 2010
10
Tahapan penelitian
MULAI
Pengumpulan Data
Peraturan
AASHTO
SNI
Data
As Built Drawing
PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk.
Pemodelan Jembatan (CSI Bridge V15)
Nilai Distribusi:
• σ dan Box Girder
• σ dan Kolom
• (Displacement)
Kontrol:
•�< �
•∈
DISTRIBUSI TEGANGAN-REGANGAN PADA TAHAP
KONSTRUKSI STRUKTUR ATAS JALAN LAYANG TOL
BORR (BOGOR OUTER RING ROAD) SEKSI IIA SPAN P6–P12
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
2
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Distribusi TeganganRegangan pada Tahap Konstruksi Struktur Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor
Outer Ring Road) Seksi IIA Span P6 – P12 adalah benar karya saya dengan arahan
dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2014
Adam Pahlevi Chamsudi
NIM F44100013
3
ABSTRAK
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI. Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap
Konstruksi Struktur Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi
IIA Span P6 - P12. Dibimbing oleh MUHAMMAD FAUZAN.
Abstrak: Sistem jaringan transportasi darat meliputi jalan maupun jembatan,
keduanya berperan penting dalam menghubungkan kawasan satu dengan lainnya,
serta untuk menunjang kelancaran aktivitas transportasi di dalamnya. Saat ini
pemerintah Kota Bogor telah merencanakan pembangunan Jalan Layang Tol Bogor
Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA pada ruas jalan Kedunghalang-Kedungbadak
untuk mengurangi kemacetan yang sering terjadi di kawasan tersebut.
Pembangunan direncanakan akan menerapkan konsep konstruksi jembatan
segmental dan precast box girder sebagai komponen utamanya, metode konstruksi
yang digunakan adalah “span by span erection with launching gantry”. Penelitian
ini bertujuan untuk menganalisis tegangan-regangan dan lendutan yang terjadi pada
struktur atas jalan layang ketika proses konstruksi berlangsung. Metode yang
dilakukan adalah pengumpulan data, permodelan di CSI Bridge V15, dan analisisis
distribusi tegangan-regangan. Selama proses konstruksi, seluruh struktur box girder
dan kolom keduanya aman terhadap tegangan dan regangan tekan, tetapi pada
kondisi sebagian struktur box girder dan seluruh struktur kolom tidak aman
terhadap tegangan maupun regangan tarik. Tegangan tekan, tegangan tarik,
regangan tekan, dan regangan tarik yang terjadi pada box girder untuk span 2 (jarak
76614 mm) setelah seluruh step konstruksi dilakukan berturut-turut adalah 2122.39
kN/m2, 3412.96 kN/m2, 7.01E-05, dan 1.13E-04. Tegangan tekan, tegangan tarik,
regangan tekan, dan regangan tarik yang terjadi pada kolom 2 sisi A setelah seluruh
step konstruksi dilakukan berturut-turut adalah 3632.5 kN/m2 , 5708 kN/m2 , 1.2E04, dan 1.89E-04, sedangkan pada sisi B adalah 4570.5 kN/m2, 7176.2 kN/m2,
1.51E-04, dan 2.37E-04. Lendutan maksimum terjadi pada step 11 dan 12 sebesar
16.7 mm, hasil tersebut menunjukkan bahwa stuktur jembatan/jalan layang kaku
dan aman.
Kata kunci : tegangan-regangan, box girder, span by span with launching gantry,
CSI Bridge V15
4
ABSTRACT
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI. Distribution of Stress-Strain at Superstructure
Construction Stage on Elevated Toll Road BORR (Bogor Outer Ring Road) Section
IIA Span P6 – P12. Supervised by MUHAMMAD FAUZAN.
Abstract: Land transportation network system consists of road and bridge, both of
them has important role in connecting each region, in addition to support the
transportation activity inside. Bogor city government had planned construction of
Elevated Toll Road, Bogor Outer Ring Road (BORR) Section IIA on Kedunghalang
– Kedungbadak roads to reduce the congestion occurs in that region currenly. The
constructin concept is segmental bridge and precast segmental box girder as main
component, construction method which used is “span by span erection with
launching gantry”. The purpose of this research is to analyze the stress-strain and
displacement that occurs on top of structre when the construction stage takes place.
The methods of this research are collecting data, modelling in CSI Bridge V15, and
analysis of stress-strain distribution. During the construction process, the entire
structure of the box girder and column are secure against stress and compressive
strain, but with the addititonal condition which is most of box girder structure and
all of column structure is unsafe to stress and tensile strain. Compressive stress,
tensile stress, compressive strain and tensile strain that occurs in span 2 of box
girder (76 614 mm distance) after the construction steps are finished is represents
respectively 2122.39 kN/m2, 3412.96 kN/m2, 7.01E-05, and 1.13E-04. In addition,
the compressive stress, tensile stress, compressive strain and tensile strain that
occurs in column 2 side A after constructions work is finished, the results gained
are presented continously as 3632.5 kN/m2, 5708 kN/m2, 1.2E-04, and 1.89E-04,
while on the B side are 4570.5 kN/m2, 7176.2 kN/m2, 1.51E-04 and 2.37E-04. The
maximum deflection occurs at step 11 and 12 is in the amount of 16.7 mm, these
results indicate that the structure of bridges / fly-over is stiff and safe.Obtained
maximum deflection is 16.7 mm, the results show that the structure of the bridge/
fly-over is safe.
Keywords: stress-strain, box girder, span by span with launching gantry, CSI
Bridge V15
6
5
DISTRIBUSI TEGANGAN-REGANGAN PADA TAHAP
KONSTRUKSI STRUKTUR ATAS JALAN LAYANG TOL
BORR (BOGOR OUTER RING ROAD) SEKSI IIA SPAN P6–P12
ADAM PAHLEVI CHAMSUDI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
7
Judul Skripsi : Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap Konstruksi Struktur
Atas Jalan Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi IIA
Span P6 – P12
Nama
: Adam Pahlevi Chamsudi
NIM
: F44100013
Disetujui oleh
Muhammad Fauzan, S. T, M. T
Dosen Pembimbing
Diketahui Oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
8
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala
karunia yang telah diberikan-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini
adalah Distribusi Tegangan-Regangan pada Tahap Konstruksi Struktur Atas Jalan
Layang Tol BORR (Bogor Outer Ring Road) Seksi IIA Span P6 – P12.
Peneltitian dan penyusunan skripsi ini dapat diselesaikan juga atas dukungan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, terima kasih diucapkan kepada :
1. Muhammad Fauzan, S. T, M. T, sebagai dosen pembimbing yang telah
senantiasa membimbing dalam penyelesaian skripsi, memberikan banyak ilmu
dan masukan untuk menghadapi dunia kerja.
2. Staf Tata Usaha Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Bu Dahlia, Pak Udin,
serta Staf Tata Usaha Fakultas Teknologi Pertanian yang telah membantu dalam
hal administrasi.
3. Orang tua, Mas Danie, Dek Nia, dan semua keluarga di Surabaya yang selama
ini telah mendukung dan mendoakan kelancaran dalam menyelesaikan skripsi
ini.
4. Mayasari dan Fricilia Gazela yang setiap saat membantu, menemani, dan
memberikan semangat.
5. Teman-teman satu angkatan dan satu perjuangan, Teknik Sipil dan Lingkungan
Institut Pertanian Bogor angkatan 47 yang telah memberikan waktunya sebagai
tempat bercerita, berkumpul, berbagi informasi, serta medukung satu sama lain.
6. PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk yang telah bersedia memberikan data-data dan
dijadikan tempat penelitian selama ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap
perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan.
Bogor, Juli 2014
Adam Pahlevi Chamsudi
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Jalan
2
Jembatan
2
Metode Konstruksi
3
Span by span Precast Segmental Method
4
Beban Pelaksanaan
5
Distribusi Tegangan-Regangan
5
Akibat Beban Aksial
5
Akibat Beban Prategang
7
Tegangan Ijin Beton
8
Tegangan Ijin Tekan pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
8
Tegangan Ijin Tarik pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
8
Tegangan Ijin Baja Tulangan Prategang
Tegangan Ijin pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Lendutan Ijin Maksimum
METODOLOGI
8
8
8
9
Waktu dan Tempat Penelitian
9
Bahan
9
Alat
9
Tahapan Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Permodelan Struktur Jembatan
10
11
11
10
Struktur Box Girder dan Kolom
12
Struktur Tendon
14
Nilai Distribusi
14
Nilai Tegangan dan Regangan pada Struktur Box Girder
15
Nilai Tegangan dan Regangan pada Struktur Kolom
23
Lendutan
25
Kontrol
26
Tegangan
26
Regangan
26
Lendutan
29
SIMPULAN DAN SARAN
29
Simpulan
29
Saran
30
DAFTAR PUSTAKA
30
LAMPIRAN
32
RIWAYAT HIDUP
43
11
DAFTAR TABEL
1 Dimensi box girder
12
2 Dimensi kolom
13
3 Nilai tegangan tarik dan tekan step 1 (Kedungbadak)
15
4 Nilai tegangan tarik dan tekan step 2 (Kedunghalang)
16
5 Nilai tegangan tarik dan tekan step 3 (Kedungbadak)
16
6 Nilai tegangan tarik dan tekan step 4 (Kedunghalang)
17
7 Nilai tegangan tarik dan tekan step 5 (Kedungbadak)
17
8 Nilai tegangan tarik dan tekan step 6 (Kedunghalang)
18
9 Nilai tegangan tarik dan tekan step 7 (Kedungbadak)
18
10 Nilai tegangan tarik dan tekan step 8 (Kedunghalang)
19
11 Nilai tegangan tarik dan tekan step 9 (Kedungbadak)
20
12 Nilai tegangan tarik dan tekan step 10 (Kedunghalang)
20
13 Nilai tegangan tarik dan tekan step 11 (Kedungbadak)
21
14 Nilai tegangan tarik dan tekan step 12 (Kedunghalang)
22
15 Lendutan selama proses konstruksi
25
DAFTAR GAMBAR
1 Launching gantry
4
2 Metode span-by-span precast segmental
4
3 Perbedaan penampang berlubang dengan penampang bersih
6
4 Distribusi tegangan-regangan
6
5 Struktur beton prategangan
7
6 Tegangan tekan dan tarik akibat gaya prategang
7
7 Lokasi proyek
9
8 Tahapan penelitian
10
9 Potongan memanjang jembatan
11
10 Potongan melintang jembatan
11
11 Hasil pemodelan jembatan menggunakan CSI Bridge Versi 15
12
12 Dimensi box girder
13
13 Penampang kolom
13
14 Titik-titik lubang tendon pada pierhead
14
12
15 Grafik tegangan tarik dan tekan step 1 (Kedungbadak)
15
16 Grafik tegangan tarik dan tekan step 2 (Kedunghalang)
15
17 Grafik tegangan tarik dan tekan step 3 (Kedungbadak)
16
18 Grafik tegangan tarik dan tekan step 4 (Kedunghalang)
17
19 Grafik tegangan tarik dan tekan step 5 (Kedungbadak)
17
20 Grafik tegangan tarik dan tekan step 6 (Kedunghalang)
18
21 Grafik tegangan tarik dan tekan step 7 (Kedungbadak)
18
22 Grafik tegangan tarik dan tekan step 8 (Kedunghalang)
19
23 Grafik tegangan tarik dan tekan step 9 (Kedungbadak)
20
24 Grafik tegangan tarik dan tekan step 10 (Kedunghalang)
20
25 Grafik tegangan tarik dan tekan step 11 (Kedungbadak)
21
26 Grafik tegangan tarik dan tekan step 12 (Kedunghalang)
22
27 Kondisi kolom sebelum konstruksi dimulai
23
28 Kondisi kolom setelah seluruh step konstruksi selesai
25
29 Lendutan (displacement) maksimum
26
30 Eksentrisitas tendon span 2 (jarak 76614 mm)
27
DAFTAR LAMPIRAN
1 Daftar notasi
32
2 Jumlah strand pada setiap titik tendon
33
3 Tegangan dan regangan maksimum pada kolom
34
4 Tegangan dan regangan span 2 pada program di tahap akhir konstruksi
35
5 Span P7 – P8
37
6 Tahapan konstruksi
42
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu aspek yang menarik dalam suatu susunan tata kota adalah
pembangunan sistem transportasi. Jalan merupakan prasarana utama dari suatu
sistem jaringan transportasi darat yang memiliki peranan penting dalam
menghubungkan antara kawasan satu dengan kawasan lainnya, serta untuk
menunjang kelancaran aktivitas transportasi di dalamnya. Kelancaran tersebut
dapat dicapai apabila kualitas jalan telah memenuhi kriteria-kriteria yang sudah
ditentukan, seperti kondisi muka jalan yang rata sehingga dapat memberikan
kenyamanan bagi pengguna, luas badan jalan yang sebanding dengan volume
kendaraan yang melintas, dan tersedianya fasilitas-fasilitas pendukung keamanan
jalan. Hal ini berbeda dengan kondisi jalan di kawasan Kedunghalang Bogor yang
seringkali terjadi kemacetan akibat luas badan jalan yang tidak sebanding dengan
volume kendaraan yang melintas, selain itu ruas jalan Kedunghalang yang menjadi
pertemuan beberapa akses jalan lainnya, baik dari maupun menuju kota Bogor,
seperti jalan Cibinong, Parung, Sentul, Jakarta dan sekitarnya juga menyumbang
angka kemacetan di kawasan tersebut. Untuk mengatasinya pemerintah kota Bogor
merencanakan pembangunan jalan layang tol yang menghubungkan kawasan
Sentul ataupun Jakarta dengan daerah sekitar kota Bogor. Pembangunan jalan
layang tol tersebut direncanakan akan menerapkan konsep konstruksi jembatan
segmental dan precast box girder sebagai komponen utamanya.
Perumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas adalah analisis mengenai distribusi tegangan dan
regangan yang terjadi pada tahap konstruksi struktur atas tanpa mempertimbangkan
pengaruh faktor beban gempa, beban angin, dan beban tumbukan selama konstruksi
berlangsung. Objek penelitian hanya pada span P6 sampai dengan span P12
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah 1) menentukan besar nilai distribusi teganganregangan serta lendutan (displacement) yang terjadi selama tahap konstruksi setiap
pemasangan box girder dan kolom dalam satu bentang jalan layang, 2) kemudian
membandingkan besar nilai ketiganya terhadap batas nilai yang diizinkan.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengaplikasikan Ilmu Teknik Sipil dan
Lingkungan bagi bangsa dan dapat menjadi tolak ukur keamanan jalan layang
BORR khususnya terhadap proses konstruksi.
2
Ruang Lingkup Penelitian
Berdasarkan pertimbangan terhadap judul penelitian, data, referensi, dan waktu
pelaksanaan penelitian dalam analisis struktur jembatan/jalan layang, maka ruang
lingkup permasalahan dalam penelitian ini meliputi:
1. Struktur jalan layang yang ditinjau adalah pier, pier head, dan box girder span
P6-P12
2. Analisis dan perhitungan struktur mengacu pada peraturan Pembebanan untuk
Jembatan (SNI T-02-2005), Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan (SNI
T-12-2004), dan AASHTO LRFD
3. Desain jalan layang dan analisis gaya-gaya dalam dilakukan dengan bantuan
software CSI Bridge versi 15
4. Analisis distribusi tegangan-regangan dilakukan dengan menggunakan
software CSI Bridge versi 15
5. Penelitian dilakukan di Bogor, Jawa Barat dengan mengambil lokasi pada
proyek konstruksi jalan layang tol BORR (Bogor Outer Ring Road)
6. Penelitian ini hanya membahas mengenai distribusi tegangan regangan yang
terjadi pada saat tahap konstruksi dilakukan tanpa mempertimbangkan faktor
beban yang berasal dari aksi lingkungan (beban gempa, beban angin, beban
tumbukan).
TINJAUAN PUSTAKA
Jalan
Jalan mempunyai fungsi sebagai prasana perhubungan darat yang
menghubungkan lokasi satu dengan lokasi lainnya. Sama halnya dengan jalan, jalan
layang juga memiliki fungsi yang serupa, perbedaannya hanya terletak pada posisi
jalan itu sendiri. Jalan layang dibangun tidak sebidang dengan tanah dan sifatnya
melayang untuk menghindari daerah/kawasan yang dinilai akan menghambat lalu
lintas, seperti persimpangan jalan, kawasan rawa-rawa, dan perlintasan kereta api
(Nasution N 2013). Sifatnya yang melayang (elevated) seringkali pembangunan
jalan layang mengikuti konsep pembangunan jembatan, yaitu terdiri dari pondasi
dan struktur penopang lainnya. Pembangunan jalan layang tol BORR seksi IIA
sendiri menerapkan konsep pembangunan jembatan berupa jembatan segmental,
sehingga komponen-komponen yang diperlukan, antara lain bore pile, pile cap,
pier, abutment, pierhead, dan box girder.
Jembatan
Jembatan adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua
bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang
3
dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi/drainase, kali, jalan kereta api, jalan raya
yang melintang tidak sebidang, dan lain sebagainya. Menurut Dr. Ir. Bambang
Supriyadi, jembatan bukan hanya kontruksi yang berfungsi menghubungkan suatu
tempat ke tempat lain akibat terhalangnya suatu rintangan, namun jembatan
merupakan suatu sistem transportasi, jika jembatan runtuh maka sistem akan
lumpuh. Secara umum struktur jembatan diklasifikasikan menjadi 6 tipe (Agus
2001), di antaranya:
1. Jembatan gelagar (girder bridge)
2. Jembatan pelengkung/busur (arch bridge)
3. Jembatan rangka (truss bridge)
4. Jembatan portal (rigid frame bridge)
5. Jembatan gantung (suspension bridge)
6. Jembatan kabel (cable stayed bridge)
Pada dasarnya penentuan tipe jembatan itu sendiri tegantung oleh kebutuhan
dengan tetap mempertimbangkan faktor-faktor keamanan dan kekuatan jembatan
akibat beban-beban yang bekerja, karena konsep konstruksi yang digunakan pada
proyek pembangunan jalan layang tol Bogor Outer Ring Road (BORR) adalah
jembatan segmental, maka jembatan tersebut termasuk tipe jembatan gelagar
dengan penggunaan sistem beton prategang. Peraturan-peraturan yang dijadikan
acuan dalam konstruksi jembatan beton, antara lain SNI T-02-2005, SNI T-122014, dan AASHTO LRFD
Perencanaan jembatan tidak hanya memperhatikan beban-beban yang bekerja
terutama pada kondisi layan, melainkan perlu memperhatikan beban-beban yang
bekerja pada saat proses konstruksi berlangsung, saat ini sebagian besar
pengamatan hanya membahas mengenai kekuatan jembatan terhadap pengaruh
beban mati dan beban hidup setelah jembatan tersebut dipakai, sedangkan pada
tahap konstruksi pengaruh beban tetap ada, seperti tegangan dan regangan yang
bekerja pada beton maupun tendon akibat dari proses penarikan (stressing) tendon,
sehingga hal tersebut juga perlu diperhitungkan untuk mengetahui tegangan tekan
tegangan tarik, dan regangan yang masih mampu diterima baik oleh tendon maupun
beton pada saat proses konstruksi dilakukan.
Metode Konstruksi
Setiap tipe jembatan memiliki tahapan dan metode konstruksi yang berbeda.
Berdasarkan struktur, metode pelaksanaan jembatan terdiri dari metode
pelaksanaan jembatan beton dan metode pelaksanaan jembatan rangka. Metode
pelaksanaan jembatan beton dibedakan menjadi 2, yaitu cast in situ dan precast
segmental (Muharram R 2014). Cast in situ merupakan metode pelaksanaan
jembatan dengan proses pengecoran dilakukan di lokasi pembangunan, metode cast
in situ terdiri dari:
1. MSS (Movable Scaffolding System)
2. ILM (Increamental Launching Method)
3. Balanced Cantilever dengan Form Traveller
4. Cabel Stayed dengan Form Traveller
Precast segmental merupakan metode pelaksanaan dengan menggunakan beton
yang disuplai dari luar berupa precast yang siap untuk dilakukan instalasi, metode
precast segmental terdiri dari:
4
Balanced Cantilver Erection with Launching Gantry
Balanced Cantilver Erection with Lifting Frames
Span by Span Erection with Launching Gantry
Balanced Cantilever Erection with Cranes
Precast Beam
Terdapat 2 metode yang diterapkan pada konstruksi jalan layang tol BORR,
yaitu cast in situ dan span-by-span erection with launching gantry. Metode span by
span with launching gantry menjadi metode utama dalam pelaksanaan konstruksi
kerena dinilai lebih efektif dan efisien. Menurut Prof. Dr. Ing. G. Rombach 2002,
metode ini merupakan metode terbaru yang diterapkan dalam dunia konstruksi
jembatan sebab precast segmental box girder merupakan salah satu tekonologi
konstruksi jembatan yang juga tergolong baru dalam beberapa tahun terakhir,
sehingga untuk memastikan keamanan metode tersebut, perlu dilakukan evaluasi
lebih lanjut.
1.
2.
3.
4.
5.
Span-by-span Precast Segmental Method
Suatu sistem konstruksi jembatan segmental pada dasarnya berbeda dengan
sistem konstruksi monolit, konstruksi jembatan segmental terdiri dari elemenelemen pracetak yang dipratekan bersama-sama oleh tendon eksternal (Prof. Dr.Ing. G. Rombach 2002). Span-by-span precast segmental method merupakan salah
satu metode konstruksi jembatan segmental yang menerapkan sistem pemasangan
segmen-segmen berdasarkan span per span secara berurutan dengan sekali
penarikan tendon dibantu alat launching gantry maupun shoring. Penarikan tendontendon tersebut yang akan menyebabkan terjadinya distribusi tegangan regangan
selama konstruksi berlangsung.
Gambar 1 Launching gantry
Gambar 2 Metode span-by-span precast segmental with Launching Gantry
5
Beban Pelaksanaan
Beban pelaksanaan terdiri dari beban yang disebabkan oleh aktivitas
pelaksanaan itu sendiri maupun aksi lingkungan yang mungkin timbul selama
waktu pelaksanaan (SNI T-02-2005). Beban yang timbul dari aktivitas pelaksanan
salah satunya disebabkan oleh proses pemasangan atau instalasi komponen
struktural maupun non-struktural, sedangkan beban yang timbul akibat aksi
lingkungan di antaranya disebabkan oleh beban angin, beban gempa, dan beban
tumbukan dari kendaraan. Setiap aksi lingkungan mungkin saja dapat terjadi
bersamaan dengan beban pelaksanaan selama proses konstruksi berlangsung,
sehingga diperlukan perencanaan yang tepat, di antaranya dengan membuat
toleransi untuk berat perancah atau yang mungkin akan dipikul oleh bangunan
sebagai hasil dari metoda atau urutan pelaksanaan, memperhitungkan adanya gaya
yang timbul selama pelaksanaan dan stabilitas serta daya tahan dari bagian-bagian
komponen, menjamin bahwa tercantum cukup detail ikatan dalam gambar maupun
spesifikasi material untuk menjamin stabilitas struktur pada semua tahap
pelaksanaan, serta menentukan tingkat kemungkinan kejadian dan menggunakan
faktor beban sesuai untuk aksi lingkungan yang bersangkutan. Apabila rencana
tergantung pada metoda pelaksanaan, struktur harus mampu menahan semua beban
pelaksanaan secara aman. Secara keseluruhan, selama pelaksanaan konstruksi
berlangsung pengaruh gempa tidak perlu dipertimbangkan.
Distribusi Tegangan Regangan
Akibat Beban Aksial
Teori elastisitas menyebutkan bahwa bila suatu benda pejal dibebani oleh gaya
luar, benda tersebut akan berubah bentuk (deformasi) sehingga menimbulkan
tegangan dan regangan. Geometri benda sangat berpengaruh pada distribusi
tegangan. Tegangan akan terkonsentrasi pada daerah-daerah dimana terjadi
perubahan bentuk yang tiba-tiba seperti lubang dan takikan (Palmiyanto H M
2003). Besar tegangan rata-rata pada suatu bidang dapat didefinisikan sebagai
intensitas gaya yang bekerja pada bidang tersebut. Sehingga secara matematis
tegangan normal rata-rata dapat dinyatakan sebagai:
σ=
P
(1)
=
δ
(2)
Keterangan:
σ
= Tegangan normal rata-rata (N/mm2 = Mpa)
P
= Gaya normal yang bekerja (N)
A
= Luas bidang (mm2)
Regangan merupakan perubahan bentuk per satuan panjang. Regangan
digunakan untuk mempelajari deformasi yang terjadi pada suatu benda. Untuk
memperoleh regangan, maka dilakukan dengan membagi perpanjangan ( ) dengan
panjang (L) yang telah diukur, dengan demikian diperoleh persamaan:
=
P
Keterangan:
= Regangan
(3)
6
= Perpanjangan
L
= Panjang awal benda
Berdasarkan hukum Hooke’s, tegangan adalah sebanding dengan regangan.
Kesebandingan tegangan terhadap regangan dinyatakan sebagai perbandingan
tegangan satuan terhadap regangan satuan. Perkembangan hukum Hooke’s tidak
hanya pada hubungan tegangan-regangan saja, tetapi berkembang menjadi modulus
young atau modulus elastisitas. Rumus modulus elastisitas (E) adalah sebagai
berikut:
σ=E
(4)
=
σ
=
P
(5)
Keterangangan:
E
= Modulus elastisitas (Mpa)
σ
= Tegangan
= Regangan
Suatu diskontinuitas dalam benda misalnya lubang atau takik akan
mengakibatkan distribusi tegangan tidak merata disekitar diskontinuitas tersebut.
Pada beberapa daerah di dekat diskontinuitas, tegangan akan lebih tinggi dari pada
tegangan rata-rata yang jauh letaknya dari diskontinuitas, hal ini disebut sebagai
konsentrasi tegangan diskontinuitas. Konsentrasi tegangan dinyatakan dengan
faktor tegangan K. Pada umumnya K adalah perbandingan antara tegangan
maksimum dengan tegangan nominal terhadap dasar penampang sesungguhnya.
σ a s
(6)
K=
σ
i a
Perbedaan letak tegangan nominal dihitung berdasarkan persamaan berikut:
K=
K=
σ a s
P⁄
(7)
σ a s
(P⁄ )
(8)
g
Gambar 3 Perbedaan penampang berlubang dengan penampang bersih
Gambar 4 Distribusi tegangan regangan
7
Akibat Gaya Prategang
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan tekan tinggi, tetapi
kekuatan tariknya relatif rendah. Sedangkan baja adalah suatu material yang
mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Kombinasi dari pemanfaatan kedua
bahan tersebut disebut beton prategang.
Gambar 5 Struktur beton prategang
Tegangan tekan akibat penjumlahan gaya prategang dan beban merata
mengakibatkan kapasitas tekan balok dalam memikul beban luar berkurang. Oleh
karena itu, maka tendon prategang diletakkan di bawah sumbu netral di tengah
bentang. Sedangkan di daerah tumpuan tendon diletakkan dengan jarak yang kecil
terhadap sumbu netral yang berarti tendon prategang diletakkan di atas sumbu
netral. Sehingga tegangannya menjadi: (Imran I 2006)
P
σ =− +
P
σ =− −
W=
I
Y
P.e
W
P.e
W
−
+
W
W
Gambar 6 Tegangan tekan dan tarik akibat gaya prategang
Keterangan:
σt
= Tegangan pada serat atas/Tegangan tekan (Mpa)
σb
= Tegangan pada serat bawah/Tegangan tarik (Mpa)
P
= Gaya prategang (N)
e
= Eksentrisitas tendon (mm)
Y
= Eksentrisitas penampang (mm)
M
= Momen akibat beban luar (N.mm)
W
= Momen Tahanan (mm3)
I
= Momen Inersia (mm4)
(9)
(10)
(11)
8
Tegangan Ijin beton
Tegangan Ijin Tekan pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Untuk kondisi beban sementara atau untuk komponen beton prategang pada saat
transfer gaya prategang, tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh
melampaui nilai 0.60 fci’. fci’ adalah kuat tekan beton yang direncanakan pada
umur saat dibebani atau dilakukan transfer gaya prategang, dinyatakan dalam
satuan MPa. (SNI T-12-2004).
Tegangan Ijin Tarik pada Kondisi Transfer Gaya Pategang
Tegangan tarik yang diijinkan pada penampang beton untuk kondisi transfer
gaya prategang, diambil dari nilai-nilai:
Serat terluar mengalami tegangan tarik, tidak boleh melebihi 0.25 √f′ i ,
kecuali untuk kondisi di bawah ini.
Serat terluar pada ujung komponen struktur yang didukung sederhana dan
mengalami tegangan tarik, tidak boleh melebihi nilai 0.5√f′ i.
Tegangan ijin tarik dinyatakan dalam satuan MPa. (SNI T-12-2004).
Tegangan Ijin Baja Tulangan Prategang
Tegangan Ijin pada Kondisi Transfer Gaya Prategang
Tegangan tarik baja prategang pada kondisi transfer tidak boleh melampaui
nilai berikut (SNI T-12-2004) :
Akibat gaya penjangkaran tendon sebesar 0.94 fpy, tetapi tidak lebih besar dari
0.85 fpu, atau nilai maksimum yang direkomendasikan oleh fabrikator pembuat
tendon prategang atau jangkar.
Sesaat setelah transfer gaya prategang sebesar 0.82 fpy, tetapi tidak lebih besar
dari 0.74 fpu.
Lendutan Ijin Maksimum
Struktur jalan layang/jembatan termasuk ke dalam jenis komponen struktur atap
atau lantai yang menahan atau disatukan dengan komponen non-struktural (tendon)
yang mungkin tidak rusak akibat lendutan yang besar, lendutan yang
diperhitungkan merupakan lendutan total yang terjadi setelah pemasangan
komponen non-struktural (jumlah dari lendutan jangka panjang akibat semua beban
tetap yang bekerja dan lendutan seketika yang terjadi akibat penambahan sebaran
beban hidup), dalam hal ini proses konstruksi termasuk lendutan jangka panjang
akibat semua beban tetap yang bekerja, maka batas lendutan yang digunakan
sebesar (SNI 03-2847-2002):
=
Keterangan:
= Displacement (Lendutan)
L = Panjang jembatan
(12)
9
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret sampai Mei 2014 di Departemen
Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor. Data yang digunakan
berupa data sekunder yang diperoleh dari PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk. dalam
proyek konstruksi Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA,
Bogor (Kedunghalang-Kedungbadak). Permodelan struktur, perhitungan analisis,
dan penyusunan skripsi dilakukan dari bulan April sampai Juni 2014. Berikut lokasi
proyek konstruksi Jalan Layang Non-Tol BORR seksi IIA.
Gambar 7 Lokasi proyek
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
Data umum jalan layang tol BORR, seksi IIA
Data gambar (As built drawing)
RSNI T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Struktur Jembatan
RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan
SNI 03-1725-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan
Raya
6. SNI 03-1732-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur
Jalan Raya
7. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk
Bangunan Gedung
8. AASHTO LRFD
1.
2.
3.
4.
5.
Alat
1.
2.
3.
4.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini Antara lain:
Laptop ASUS N56V
Software CSI Bridge versi 15
Sofware AutoCAD 2014
Microsoft Office 2010
10
Tahapan penelitian
MULAI
Pengumpulan Data
Peraturan
AASHTO
SNI
Data
As Built Drawing
PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk.
Pemodelan Jembatan (CSI Bridge V15)
Nilai Distribusi:
• σ dan Box Girder
• σ dan Kolom
• (Displacement)
Kontrol:
•�< �
•∈