Analisa Prestress (Post-Tension) Pada Precast Concrete U Girder (Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas)

ANALISA PRESTRESS (POST-TENSION)

PADA PRECAST CONCRETE U GIRDER

“Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas”

TUGAS AKHIR

Cut Retno Masnul

05 0404 032

Pembimbing

Prof. Dr.-Ing. Johannes Tarigan NIP.130 905 362

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK USU

2009

ABSTRAK

Pekerjaan struktural pembuatan jembatan Flyover Amplas merupakan pekerjaan Flyover kedua dikota Medan dan pekerjaan struktur pertama yang menggunakan balok U sebagai beam atau girder. Girder jembatan Flyover Amplas merupakan balok beton precast segmental yang kemudian disatukan untuk menjadi girder dengan system prategang.

Karena terjadi revisi pada mutu beton pelat jembatan (dari K-300 menjadi K-350), maka perlu dilakukan analisa ulang perhitungan prestress PC U girder FO Amplas. Keterbatasan lahan dan berbagai alasan teknis lainnya juga menjadi kendala pekerjaan PC U girder pada proyek ini sehingga harus dilakukan analisa perbandingan metode kerja stressing dan erection girder yang paling paling efektif dan efisien. Metode kerja stressing post-tension dan erection dengan portal hoist dipilih untuk dilaksanakan dalam pekerjaan proyek FO Amplas.

Dari hasil analisa terhadap PCU girder menunjukkan bahwa girder bentuk U dengan mutu plat yang telah direvisi pada proyek pembangunan Flyover Amplas mampu menerima beban rencana sebesar 1748.28 t/m . Selain itu metode kerja stressing kabel prategang dan erection girder telah disesuaikan dan yang paling efektif dan efisien dengan kondisi actual dilapangan.

Kata kunci : Beton prategang, PC U girder, stressing PCU girder, erection PCU

DAFTAR ISI

Abstrak ……… . i

Daftar Isi ………. . ii

Daftar Tabel ……… . v

Daftar Gambar ……….... . vii

Daftar Notasi ………... . xi

Prakata ………. . xiii

I. BAB I Latar Belakang Masalah ………. . 1

Tujuan dan Manfaat ……… . 4

Pembatasan Masalah ………... . 4

Metodologi Pembahasan ………. . 5

II. BAB II Umum ………. . 6

Precast Concrete U Girder ……….. . 9

Perhitungan Prategang Girder ……… . 12

2.3.1. Desain Material ... . 12

2.3.2. Analisa Penampang ... . 28

2.3.3. Desain Pembebanan ... . 29

2.3.4. Tegangan-tegangan Izin Maksimum di Betom ... . 32

2.3.5. Sistem Prategang ... . 33

2.3.6. Sistem Penegangan Tendon ... . 33

2.3.7. Besar Gaya Prategang ... . 34

Tahapan Pembebanan ………. . 42

2.4.1. Tahap Awal ... . 42

2.4.2. Tahap Antara ………. . 43

2.4.3. Tahap Akhir ……….. . 44

2.5. Pekerjaan Stressing oleh Vorspann System Losinger ………. . 44

2.5.1. Material Prestressing ……….... . 44

2.5.2. Peralatan Pekerjaan Stressing ... . 45

2.5.3. Alur Kerja Pekerjaan Stressing ... . 48

2.6. Erection PC U Girder dengan Portal Hoise ... . 49

2.6.1. Survei Lapangan ... . 49

2.6.2. Persiapan Lokasi Kerja ... . 49

2.6.3. Persiapan Stock Girder ... . 50

2.6.4. Proses Erection ... . 51

III. BAB III Umum ………. . 52

Perhitungan Precast Concrete U Girder ……….. . 57

3.2.1. Material ... . 57

3.2.2. Analisa Penampang ... . 61

3.2.3. Beban-beban yang Berkerja ... . 69

3.2.4. Momen Tengah Bentang ... 73

3.2.5. Kabel Prestress ... . 78

Prosedur Kerja Stressing ……… . 94

3.3.1. Pekerjaan Instalasi ... . 94

3.3.3. Stressing Method ... . 98

3.3.4. Pekerjaan Grouting ... . 99

Prosedur Kerja Erection Girder ……….. . 100

3.4.1. Sistem Erection PC U Girder ... . 100

3.4.2. Pemasangan Portal Hoise ... . 102

3.4.3. Pengangkatan Girder dengan Gantri Crane ... . 102

3.4.4. Menggeser Girder dan Menempatkan ke Posisi Dudukannya .. 103

3.4.5. Finishing dengan Memesang Brussing Pengaman Girder ... . 103

3.4.6. Pemindahan Alat ke Pier/Pilar Selanjutnya ... . 104

Pembahasan ………. . 112

3.5.1. Alasan Pemilihan PC U Girder ... . 113

3.5.2. Stressing Metode Post-Tension oleh VSL ... . 121

3.5.3. Erection Dengan Portal Hise ... . 133

IV. BAB IV Kesimpulan ………. . 146

Saran ………... . 147

DAFTAR TABEL

Tabel Judul Hal

1. Tabel 2.1 Nilai α &β 15

2. Tabel 2.2 Kawat-kawat untuk beton prategang 25

3. Tabel 2.3 Strand standart tujuh kawat untuk beton prategang 25

4. Tabel 2.4 Spesifikasi kabel strand 26

5. Tabel 2.5 Relaksasi dasar R1000 untuk Australian steel (AS 3600-1988) 27

6. Tabel 2.6 Relaksasi jangka panjang R~ (%) 28

7. Tabel 2.7 Faktor reduksi kekuatan (ACI 318-83) 32

8. Tabel 2.8 Nilai µ dengan variasi jenis ducts 37

9. Tabel 2.9 Nilai β_p dengan variasi ukuran ducts 38

10.Tabel 2.10 Nilai Ksh untuk komponen struktur pasca tarik 40

11.Tabel 2.11 Nilai C 41

12.Tabel 2.12 Nilai Kre dan J 41

13.Tabel 2.13 Tegangan izin untuk batang lentur (Peraturan ACI) 43 14.Tabel 3.1 Hasil analisa tampang Section I (sebelum & sesudah revisi) 62 15.Tabel 3.2 Hasil analisa tampang Section II (sebelum & sesudah revisi) 63 16.Tabel 3.3a Hasil analisa tampang Section III (sebelum revisi) 64 17.Tabel 3.3b Hasil analisa tampang Section III (setelah revisi) 64

18.Tabel 3.4a Hasil analisa tampang Section IV (sebelum revisi) 65

19.Tabel 3.4b Hasil analisa tampang Section IV (setelah revisi) 65

20.Tabel 3.5a Hasil analisa tampang komposit Section I (sebelum revisi) 66 21.Tabel 3.5b Hasil analisa tampang komposit Section I (setelah revisi) 66

22.Tabel 3.6a Hasil analisa tampang komposit Section II (sebelum revisi) 66 23.Tabel 3.6b Hasil analisa tampang komposit Section II (setelah revisi) 66 24.Tabel 3.7a Hasil analisa tampang komposit Section III (sebelum revisi) 56 25.Tabel 3.7b Hasil analisa tampang komposit Section III (setelah revisi) 67 26.Tabel 3.8a Hasil analisa tampang komposit Section IV (sebelum revisi) 67 27.Tabel 3.8b Hasil analisa tampang komposit Section IV (setelah revisi) 67 28.Tabel 3.9a Kesimpulan analisa tampang Section I (sebelum revisi) 67 29.Tabel 3.9b Kesimpulan analisa tampang Section I (setelah revisi) 68 30.Tabel 3.10a Kesimpulan analisa tampang Section II (sebelum revisi) 68 31.Tabel 3.10b Kesimpulan analisa tampang Section II (setelah revisi) 68 32.Tabel 3.11a Kesimpulan analisa tampang Section III (sebelum revisi) 68 33.Tabel 3.11b Kesimpulan analisa tampang Section III (setelah revisi) 68 34.Tabel 3.12a Kesimpulan analisa tampang Section IV (sebelum revisi) 69 35.Tabel 3.9b Kesimpulan analisa tampang Section IV (setelah revisi) 69

36.Tabel 3.13a Hasil perhitungan kabel (sebelum revisi) 79

37.Tabel 3.13b Hasil perhitungan kabel (setelah revisi) 79

38.Tabel 3.14 Angker multi strand DSI 124

39.Tabel 3.15 Dead end anchor DSI 125

DAFTAR GAMBAR

Gambar Judul Hal

1. Gambar 1.1 Balok U Girder 2

2. Gambar 2.1 Potongan melintang balok U girder ditengah bentang 7

3. Gambar2.2 Penentuan koordinat titik duct tendon 9

4. Gambar 2.3 Instalasi duct 10

5. Gambar 2.4 Girder siap untuk dicor 11

6. Gambar 2.5 Girder yang telah dicor dan akan dipindahkan 11

7. Gambar 2.6 Penurunan PCU girder dari truk container 12

8. Gambar 2.7 Penegangan post-tension 14

9. Gambar 2.8 Kurva tegangan-regangan tipikal untuk beton 18

10.Gambar2.9 Kurva tegangan-regangan berbagai variasi kekuatan tekan

beton 18

11.Gambar 2.10 Modulus tangent dan modulus sekan pada beton 19

12.Gambar 2.11 Kurva regangan-waktu 21

13.Gambar 2.12 Kurva susut-waktu 22

14.Gambar 2.13 Strand prategang 7 kawat (a). standart dan (b). yang

dipadatkan 24

15.Gambar 2.14 PC Strand ASTM A416/A416M-1998 26

16.Gambar 2.15 Koefisien relaksasi k1 (AS 3600-1988) 27

17.Gambar 2.16 Variasi gaya prategang terhadap draw-in pada angkur 38

18.Gambar 2.17 Duct pembungkus tendon 45

20.Gambar 2.19 Hydraulic Pump PE 550 (1 Phase) 46

21.Gambar 2.20 Hydraulic Jack TCH 46

22.Gambar 2.21 Hydraulic Jack SA 507 / ZPE-7/A (7S) 47

23.Gambar 3.17 Diagram alur kerja stressing 48

24.Gambar 3.24 Diagram alur metode erection PCU Girder dengan Portal

Hoist 89

25.Gambar 3.1 Lay Out Tendon girder L=31.9 m. Proyek pembangunan

Flyover Amplas 53

26.Gambar 3.2 Potongan melintang lay out tendon, Proyek Pembangunan

Flyover Amplas 54

27.Gambar 3.3 Skets bentang girder 55

28.Gambar 3.4 Skets cross section PCU girder ditengah bentang 56

29.Gambar 3.5 Sket cross section girder U 61

30.Gambar 3.6 Section I 62

31.Gambar 3.7 Section II 63

32.Gambar 3.8 Section III 63

33.Gambar 3.9 Section IV 64

34.Gambar 3.10 Cross section balok komposit 65

35.Gambar 3.11 Profil kabel 78

36.Gambar 3.12 Pekerjaan persiapan pra stressing 96

37.Gambar 3.13 Metode stressing 98

38.Gambar 3.14 Proses gouting PC U girder 99

39.Gambar 3.15 Pemotongan kabel strand 100

41.Gambar 3.17 Pengangkatan balok PCU girder 102

42.Gambar 3.18 Proses penggeseran balok PCU girder ketempatnya 103

43.Gambar3.19 Perletakan portal hoise crane sesuai kondisi aktual 104

44.Gambar 3.20 Pengaturan lalu jalur lintas kendaraan 105

45.Gambar 3.21a Pengangkatan U girder tahap I 106

46.Gambar 3.21b Pengangkatan U girder tahap I 107

47.Gambar 3.22a Pengangkatan U girder tahap II 108

48.Gambar 3.22b Pengangkatan U girder tahap II 109

49.Gambar 3.22c Pengangkatan U girder tahap II 110

50.Gambar 3.23 Pemindahan portal hoise ke bentang lain 111

51.Gambar 3.24 Proses erection U girder tampak samping 111

52.Gambar 3.25 Kondisi lokasi kerja proyek Flyover Amplas 112

53.Gambar 3.26 PC Voided slab 115

54.Gambar 3.27 Concrete box girder 117

55.Gambar 3.28 PC I Girder 119

56.Gambar 3.29 Bahan pelapis duct DSI 123

57.Gambar 3.30 Angker multi strand DSI 123

58.Gambar 3.31 Dead end anchor (angker mati) DSI 124

59.Gambar 3.32 Alat pendorong kabel strand DSI 126

60.Gambar 3.33 Proses penarikan baja strand DSI 126

61.Gambar 3.34 Dongkrak hidraulik DSI 127

62.Gambar 3.35 Buttonheads BBR 129

63.Gambar 3.36 Angker hidup VSL 130

65.Gambar 3.38 Dongkrak hidraulik VSL 132

66.Gambar 3.39 Metode erection dengan portal hoise 135

67.Gambar 3.40 Mobile Crane 136

68.Gambar 3.41 Metode erection dengan mobile crane 136

69.Gambar 3.42 Contoh metode erection dengan Launcher Truss 137

70.Gambar 3.43 Letak titik pengangkatan bebrbagai metode erection 138

71.Gambar 3.44 Skets erection PCU girder metode portal hoise 139

72.Gambar 3.45 Skets erection PCU girder metode mobile crane 139

73.Gambar 3.46 Skets erection PCU girder metode luncher truss 140

74.Gambar 3.47a Pengaturan lalu jalur lintas kendaraan saat erection tahap 1 143 75.Gambar 3.47b Pengaturan lalu jalur lintas kendaraan saat erection tahap 1 144

76.Gambar 3.48 Ruang poral hoise 145

DAFTAR NOTASI

e = eksentrisitas

Ec = Elastisitas beton

Es = Elastisitas baja strand

f`c = Kuat tekan beton saat masa pelayanan

f`ci = Kuat tekan beton saat awal penegangan kabel f`td = kekuatan tarik langsung

f`tf = modulus keruntuhan (kekuatan tarik flexural)

Fr = Modulus repture

Io = Inersia penampang

Ix = Inersia arah x

Po = Gaya jacking force

Pi = Initial prestress force

R = Faktor reduksi dari benda uji kubus ke silinder

w = Berat jenis beton

Yb = Jarak dari pusat titik berat ke bawah balok Ya = Jarak dari pusat titik berat ke atas balok

bk

σ = Tegangan tekan beton

t

ε = Regangan total

e

ε = Regangan elastis

c

ε = Regangan rangkak

sh

φ = Faktor reduksi kekuatan

σ top = Tegangan pada bagian atas balok

σ bottom = Tegangan pada bagian bawah balok

µ = Koefisien gesekan

α = Pengubah dari sudut kabel dari gaya ke jarak x

β = Deviasi angular wobble terhadap variasi selongsong tendon

A

∆ = Besar nilai draw in yang ditentukan

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul ANALISA PRESTRESS (POST-TENSION) PADA PRECAST

CONCRETE U GIRDER “Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas”

Sehubungan dengan selesainya Tugas Akhir ini, maka penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada:

1. Dosen pembimbing penulis, Prof.Dr.-Ing. Johannes Tarigan. 2. Dosen penguji penulis, Ir. Mawardi S.

3. Dosen penguji penulis, Ir. M. Aswin, MT. 4. Dosen penguji penulis, Nursyamsi, ST, MT. 5. Mentor lapangan, Santoso WA, ST.

6. Mentor lapangan, Husein, ST, MT.

7. Teman terdekat saya, Halid Zulkarnain Hrp, ST.

8. Seluruh rekan yang telah ikut membantu saya baik secara moril maupun materil selama proses penulisan Tugas Akhir saya ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan atau penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun sehingga dapat menyempurnakan penulisan selanjutnya. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Medan, Februari 2009

Cut Retno Masnul

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Proyek Pembangunan Fly Over Amplas Kotamadya Medan ini adalah salah satu paket dari Satuan Kerja Non Vertikal Tertentu Pembangunan Jalan Dan

Jembatan Metropolitan Medan yang dilakukan oleh Direktorat Jenderal Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum. Proyek ini direncanakan mulai beroperasi pada Juli 2007 hingga Desember 2008. Posisi Fly Over Amplas (selanjutnya disebut FO Amplas) tepat berada di simpang empat jalan Sisingamangaraja dan jalan Pertahanan, dimana terminal amplas berada di jalan pertahanan yang sebagian besar jalur keluar masuk kendaraannya melewati simpangan tersebut. Tidak adanya jalan alternatif lain menyebabkan terjadinya penumpukan arus kendaraan di lokasi tersebut yang menyebabkan kemacetan. Jalan Sisingamangaraja merupakan salah satu pintu gerbang kendaraan memasuki Kota Medan dari arah Tanjung Morawa, dimana jalur ini nantinya direncanakan menampung volume kendaraan tersebut.

Konstruksi Fly Over Amplas didesain untuk dapat menanggung beban yang besar berupa:

1. Beban mati (dead load)

2. Beban mati tambahan (additional dead load) 3. Beban hidup (live load)

Bangunan struktural Fly Over Amplas secara garis besar terdiri dari bore pile, footing, kolom, pier head, girder, dan slab lantai yang kesemuaan-nya berupa beton bertulang. Dalam konstruksi-nya digunakan beton bertulang biasa cetak di tempat (cast in place) dan khusus girder digunakan beton prategang pabrikan (precast). alasan penggunaan girder beton prategang adalah girder jembatan merupakan structural yang langsung menerima beban lalu-lintas setalah slab yang kemudian menyalurkan beban tersebut ke kolom dan diteruskan ke pondasi.

FO Amplas menggunakan Precast Concrete U (PCU) sebagai girder-nya yang terdiri dari balok beton (concrete) segmental pre-cast, yang menggunakan sistem

konstruksi beton prategang. Dengan menggunakan konstruksi beton prategang, girder dapat didesain dengan efektif dan efisien juga ekonomis namun mampu menanggung beban konstruksi yang telah direncanakan. Penggunaan beton bertulang biasa akan menyebabkan dimensi beton dan baja tulangan girder sangat besar, yang mengakibatkan konstruksi tersebut tidak lagi efektif, efisien dan ekonomis. Proyek ini merupakan proyek pertama di Medan yang menggunakan U Girder sebagai balok / beam.

Gambar 1.1 Balok U Girder

Lingkup pekerjaan pada FO Amplas hingga saat ini telah mencapai pekerjaan super struktur yaitu erection PCU Girder. Pekerjaan Erection PCU Girder merupakan pekerjaan untuk menempatkan balok-balok U Girder ke Pier Head. Namun sebelum dilakukannya erection girder, pekerjaan penting yang harus dilakukan pada girder adalah proses stressing. Stressing girder adalah proses penarikan kabel tendon yang ada didalam girder untuk menjadikan girder sebagai beton prategang. Pemberian tegangan pada kabel tendon (stressing) dapat dilakukan dengan dua sistem, pre-tensioning dan post-pre-tensioning.

Pre-tensioning adalah prinsip cara penegangan dengan tendon ditegangkan dengan alat pembantu sebelum tendon dicor atau sebelum beton mengeras dan gaya

prategang dipertahankan sampai beton cukup keras. Post-tensioning adalah prinsip cara penegangan dengan kondisi beton yang telah terlebih dahulu dicor dan dibiarkan mengeras sebelum diberi gaya prategangan, dan sistem inilah yang digunakan dalam proses stressing U girder pada proyek pembangunan FO Amplas.

Penggunaan sistem post-tensioning dipilih karena pertimbangan:

1. Keterbatasan lahan di proyek FO Amplas untuk menjadi lokasi pencetakan girder.

2. Dibutuhkan bentuk tendon yang melengkung. Pengerjaan stressing dengan cara pre-tension akan sulit untuk membentuk tendon yang melengkung.

3. Dengan panjang bentang girder 37,9 m, penggunaaan sistem pre-tension akan mahal dalam hal begisting.

4. Kemudahan pelaksanaan.

Girder pre-cast pada proyek ini dibuat oleh PT. Wijaya Karya Beton (Witon) dengan jarak antara proyek dan pabrik ± 30 km. Dengan jarak ini pabrik akan mengirimkan gider dengan menggunakan container. Panjang container disesuaikan dengan panjang girder, dan itulah penyebab girder dicetak sebagai beton segmental yang akan disambung menjadi kesatuan

Metode kerja stressing girder post-tensioning mengutamakan baja dalam posisi seperti profil yang telah ditentukan, lalu dicor dalam beton (grouting), lekatan dihindarkan dengan menyelubungi baja dengan membuat saluran/pipa untuk instalasi kabel. Post-tensioning terdiri atas dua cara, sistem single dan double. Sistem single adalah sistem stressing kabel strand dengan hanya menarik salah satu ujung kabel strand saja. Sedang sistem double adalah sistem penarikan kabel strand dengan mearik kedua ujung kabel.

Spesifikasi alat dan bahan telah memenuhi kebutuhan stressing girder pada proyek FO Amplas. Pemilihan spesifikasi tersebut telah sesuai dengan hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan oleh VSL Engineering Corp. Ltd. Namun hasil analisa tersebut perlu dianalisa kembali kebenarannya sebagai bahan pembelajaran. beranjak dari kondisi ini, penulis tertarik mengangkat judul “Analisa Prestress Precast Concrete U Girder Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amlpas”

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menganalisa prestress PCU girder pada proyek pembangunan FO Amplas, baik analisa perhitungan maupun metode pelaksanaan stressing, juga analisa metode pelaksanaan erection PCU girder.

Manfaat tulisan ini diharapkan dapat menjadi bahan referensi pembelajaran tentang beton prategang pada girder U.

1.3. Pembatasan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:

1. Penganalisaan hitungan pra stressing PCU Girder cara penegangan post-tension dari data VSL pada Proyek Pembangunan FO Amplas – Medan. Pada Tugas Akhir ini dilakukan perhitungan ulang sesuai perhitungan dari VSL dengan menggunakan mutu beton slab K-350.

2. Metode perhitungan VSL menggunakan batasan teori SNI T-12 2004, Bridge Management System, AASHTO 1992, dan ACI

3. Penganalisaan metode pelaksanaan pekerjaan stressing PCU Girder, pada Tugas Akhir ini dikhususkan pada metode pelaksanaan sistem VSL.

4. Penganalisaan metode kerja ereksi PCU girder dengan menggunakan portal hoist.

1.4. Metodologi Pembahasan

Metode penyusunan laporan yang dilakukan adalah:

1. Dengan mengambil data-data yang diperoleh dari lapangan (data dari PT. Wijaya Karya. Tbk)

2. Pengolahan data PCU girder kedalam bentuk analisis perhitungan

menggunakan metode teori SNI T-12 2004, Bridge Management System, AASHTO 1992, dan ACI

3. Analisis metode kerja stressing girder metode VSL metode kerja erection girder metode portal hoist (WIKA) dengan dibantu oleh beberapa sumber lain sebagai pendukung yang terdapat dalam literature.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Umum

Girder jembatan Flyover Amplas berupa PCU Girder Prategang dengan panjang bentang adalah 31.1m dan 37.9 m yang dibagi dalam 4 (empat) sampai 7

(tujuh) segmen, sehingga sebelum proses pemberian tegangan (selanjutnya disebut stressing) segmental concrete terlebih dahulu disatukan/dilem dan lalu dilakukan stressing.

Flyover Amplas merupakan bangunan jembatan yang perencanaannya diatur dalam standart perencanaan jembatan SNI jembatan. Dalam perencanaannya menurut SNI T-12-2004 umur rencana jembatan pada umumnya disyaratkan 50 tahun. Namun untuk jembatan penting dan/atau berbentang panjang, atau yang bersifat khusus, disyaratkan umur rencana 100 tahun.

Perencanaan harus berdasarkan pada suatu prosedur yang memberikan jaminan keamanan pada tingkat yang wajar, berupa kemungkinan yang dapat diterima untuk mencapai suatu keadaan batas selama umur rencana jembatan.

Perencanaan kekuatan balok, pelat, kolom beton bertulang sebagai komponen struktur jembatan yang diperhitungkan terhadap lentur, geser, lentur dan aksial, geser dan puntir, harus didasarkan pada cara Perencanaan berdasarkan Beban dan Kekuatan Terfaktor (PBKT). Untuk perencanaan komponen struktur jembatan yang mengutamakan suatu pembatasan tegangan kerja, seperti untuk perencanaan terhadap lentur dari komponen struktur beton prategang penuh, atau komponen struktur lain sesuai kebutuhan perilaku deformasinya, atau sebagai cara perhitungan alternatif, dapat digunakan cara Perencanaan berdasarkan Batas Layan (PBL).

Di samping itu, perencanaan harus memperhatikan faktor integriti komponen-komponen struktur maupun keseluruhan jembatan, dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

- Semua komponen struktur jembatan harus mempunyai ketahanan yang terjamin terhadap kerusakan dan instabilitas sesuai umur jembatan yang direncanakan.

- Aspek perlindungan eksternal terhadap kemungkinan adanya beban yang tidak direncanakan atau beban berlebih.

Jembatan Flyover Amplas termasuk dalam golongan jembatan dengan gelagar tipe box segmental pracetak. Gelagar jembatan terbuat dari bahan beton dengan mutu 600kg/cm^2 yang dikompositkan terhadap lantai beton bertulang dengan mutu 300 kg/cm^2. Bentuk gelagar adalah U beam dengan bentang variatif.

Gambar 2.1. Potongan melintang balok U girder ditengah bentang

Balok girder dengan bentang lebar menuntut perencanaan teknologi tinggi. Penggunaan beton bertulang biasa akan menjadikan perencanaan sangat boros dan tidak ekonomis, dimensi balok girder akan sangat besar. Penggunaan beton prategang dengan balok precast dianggap mampu memenuhi syarat setelah dilakukan perhitungan terlebih dahulu.

Ada dua metode dan cara pelaksanaan stressing, yaitu metode satu arah (non balas) dan dua arah (balas) dan cara pre tension dan post-tension. Pada Proyek FO Amplas digunakan metode perhitungan dan pelaksanaan VSL dengan alat standart VSL yang telah di-patenkan. VSL merupakan singkatan dari Voorspan System Loesinger yang diciptakan oleh Loesinger pada tahun 1917 di Bern, Swiss dan dipatenkan pada tahun 1954.

Girder beton prategang haruslah menggunakan bahan bermutu tunggi agar mampu menerima gaya prategang dan gaya eksternal yang besar yang akan berkerja pada girder. Pada girder FO Amplas tahapan pekerjaan yang harus diselesaikan hingga mencapai pekerjaan pengangkatan girder (erection) adalah sebagai berikut:

1. Perhitungan prategang girder

2. Pelaksanaan stressing girder dan grouting 3. Erection girder

Untuk tahapan pekerjaan (1) dan (2) dilaksanakan dengan metode VSL, sedangkan pada tahapan (3) menggunkanan portal hoise yang metodenya dikembangkan sendiri oleh PT. Wijaya Karya, Tbk.

2.2. Precast Concrete U Girder

Pada proyek pembangunan jembatan Flyover Amplas digunakan girder dengan bentuk U. Bentuk ini setelah melalui tahap perencanaan dianggap mampu menerima beban struktur dan dianggap lebih ekonomis.

Balok girder yang merupakan beton precast dibuat oleh PT. Wijaya karya beton. Beton dicetak dengan mengikuti spesifikasi beton pracetak sesuai spesifikasi umum proyek. PT. Wijaya Karya Beton mendapat perhitungan dasar yang dibuat oleh PT.VSL untuk pembuatan balok girder. Berikut merupakan langkah-langkah prosedur fabrikasi precast concrete U girder:

Tahapan Pekerjaan Fabrikasi :

1. Pemasangan tulangan memanjang dan melintang girder.

2. Menentukan ordinat tendon prestress sesuai gambar kerja. Ordinat diukur dari bottom rebar girder ke as tendon (Y1) atau bagian bawah tendon (Y2). Titik ordinat tersebut ditandai (marking) dengan menggunakan cat , spidol atau sejenisnya.

Gambar2.2. Penentuan koordinat titik duct tendon

3. Memasang Support bar dengan cara mengikat support bar ke tulangan geser/sengkang berdasarkan posisi yang telah di marking.

4. Menyambung duct sesuai dengan Tipe dan panjang tendon yang

direncanakan dengan menggunakan coupler duct dan masking tape / clotch

tape.

5. Memasukkan duct kedalam tulangan balok, kemudian duct diikat ke suport bar dengan menggunakan kawat ikat.

6. Memasukkan duct kedalam tulangan girder, kemudian duct diikat ke support bar dengan menggunakan kawat ikat.

Gambar 2.3. Instalasi duct

7. Memasang Casting pada posisi angkur hidup, sebelumnya casting dipasang terlebih dahulu pada box casting yang terbuat dari multiplek.

8. Memasang bursting steel pada posisi angkur hidup dan angkur mati. Bursting steel merupakan tambahan penulangan yang berfungsi sebagai penahan gaya radial untuk mencegah terjadinya retak / pecah pada saat stressing.

9. Menyambung duct ke casting dengan menggunakan masking tape/ clotch tape. Masking tape berfungsi untuk mencegah masuknya air semen kedalam

duct.

10.Memasang PE grout untuk lubang inlet/outlet saat grouting.

11.Inspeksi bersama kontraktor dan konsultan untuk memeriksa ordinat tendon prestress dan kelengkapan aksesorisnya.

Gambar 2.4. Girder siap untuk dicor 12.Pemasangan formwork girder

13.Pengecoran.

Gambar 2.5. Girder yang telah dicor dan akan dipindahkan

Balok girder yang telah cukup umur kemudian dibawa menuju lokasi penggunaan girder yaitu dilokasi proyek. Girder dipindahkan dengan menggunakan

truk container dan setibanya dilokasi proyek girder tersebut diturunkan dengan menggunakan gentri angkat.

Gambar 2.6. Penurunan PCU girder dari truk container

Balok girder yang berbentuk U memiliki keistimewaan yang terletak pada susunan tendonnya yang berpasang-pasangan. Susunan ini mengharuskan penarikan kabel strand pada girder harus menggunakan dua dongkrak sekaligus.

2.3. Perhitungan Prategang Girder

Pada langkah perhitungan besar gaya dongkrak (jacking force) ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan. Adapun hal-hal tersebut adalah:

2.3.1. Disain Material (1). Beton

Beton yang digunakan untuk konstruksi beton prategang memiliki komposisi standart yaitu semen, air, agregat dan jika perlu ditambahkan admixture. Besar perbandingan antar ketiga bahan tersebut tergantung mutu beton yang akan dicapai. Beton untuk beton prategang biasanya merupakan beton bermutu tinggi. Menurut

ACI, beton yang boleh mengalami prategang adalah beton yang telah berumur 28 hari dengan kuat tekan beton telah mencapai 30 sampai 40 MPA.

Dalam segala hal, beton dengan kuat tekan (benda uji silinder) yang kurang dari 20 MPa tidak dibenarkan untuk digunakan dalam pekerjaan struktur beton untuk jembatan, kecuali untuk pembetonan yang tidak dituntut persyaratan kekuatan. Dalam hal komponen struktur beton prategang, sehubungan dengan pengaruh gaya prategang pada tegangan dan regangan beton, baik dalam jangka waktu pendek maupun jangka panjang, maka kuat tekan beton disyaratkan untuk tidak lebih rendah dari 30 MPa.

Besaran mekanis beton yang telah mengeras dapat dibedakan dalam dua kategori, besaran sesaat atau jangka pendek dan besaran jangka panjang. Besaran jangka pendek yaitu kuat tekan, tarik, geser, dan kuat yang diukur dengan modulus elastisitas. Sedang besaran jangka panjang yaitu rangkak dan susut beton.

a. Kuat tekan

Kuat tekan beton tergantung dari jenis campuran, besaran agregat, waktu dan kualitas perawatan. Beton dengan kekuatan tinggi jelas jauh lebih menguntungkan. Kuat tekan beton f`c didasarkan pada pengujian benda uji slinder standart 6in. x 12in. yang diolah pada kondisi laboratorium standart dan diuji pada laju pembebanan tertentu selama 28 hari. Spesifikasi standart yang digunakandi Indonesia adalah dari SNI.

Penggunaan bentuk benda uji beton untuk pengetesan kuat tekan memiliki perbedaan. Benda uji berupa kubus dengan rusuk 150 mm digunakan di Eropa, dan selinder dengan diameter 150 mm tinggi 300mm digunakan di Amerika dan

Australia. Kuat tekan yang diperoleh dari benda uji kubus akan lebih besar dari benda uji selinder, dan rasio antara keduanya (R) diberikan pada persamaan berikut (Bridge Management System):

      +

=

C

R 0.76 0.2*log σbk (2.1)

dengan :

bk

σ = Tegangan pada benda uji kubus c = 150

Maka besarnya f`c

f`c = R * σ_cu (2.2)

Nilai f`c desain tidak sama dengan kuat tekan silinder rata-rata, namun kuat tekan silinder yang dipandang minimum

Gambar 2.7 . Penegangan post-tension [Gilbert,1990]

Ketentuan beton untuk post-tension terlihat pada (Gambar 2.7). Sebagian besar komponen struktur beton prategang dibebani oleh tegangan yang tinggi. Jika kita tinjau beton prategang diatas dua perletakan (seperti pada gambar) maka terlihat

serat-serat atas tertekan kuat akibat beban eksternal yang besar, serat bawah tertekan pula saat peralihan gaya prategang. Selain itu sementara bagian tengah bentang menahan momen lentur yang terbesar, bagian tepi/ujung menahan dan mendistribusikan gaya prategang. Sehingga pada komponen beton prategang lebih diutamakan keseragaman kekuatan beton.

Untuk menentukan kekuatan beton pada t waktu pada umur beton 28 hari dengan menggunakan persamaan

) 28 ( `

` f c

t t c f

β α +

= (2.3)

dengan:

f`c(t) = kekuatan beton umur t hari f`c(28) = kekuatan beton usia 28 hari

Dan nilai α &β pada tabel berikut

Kondisi α β

Normal Portland cement

Beton moist cured 4.0 0.85

Beton steam cured 1.0 0.95

High early cement

Beton moist cured 2.3 0.92

Beton steam cured 0.7 0.98

Tabel 2.1 . Nilai α &β [Gilbert,1990]

Kuat tarik beton relative sangat kecil. Pendekatan yang baik untuk kuat tarik beton fct adalah 0.10f`c<fct<0.20f`c. Kuat tarik lebih sulit diukur daripada kuat tekan karena adanya masalah pada penhepitan pada mesin tarik.

Untuk komponen struktur yang mengalami lentur, nilai modulus reptur fr (bukan kuat belah tarik f`t) digunakan dalam desain. Modulus reptur diukur dengan cara menguji balok beton polos berpenampang bujursangkar 6 in. hingga gagal dengan bentang 18 in. dan dibebani dititik-titik sepertiga bentang (ASTM C-78). Besarnya modulus reptur lebih besar disbanding kuat tarik belah beton. Dari Pedoman Beton 1988, Chapter 3 besar modulus reptur adalah:

Fr = 0.6 * fc` (2.4)

Kekuatan tarik langsung (direct tensile strength) pada beton menurut peraturan ACI 318-83 adalah

f`df = 0.4 f `c (2.5)

Dengan :

f`td = kekuatan tarik langsung

Dan dapat menjadi nol jika terjadi retak pada beton. Modulus keruntuhan (modulus of rupture) beton lebih tinggi dari kekuatan tarik beton yang menurut peraturan ACI 318-83 (pada berat beton normal) adalah:

f`tf = 0.62 f `c (2.6)

dengan :

f`tf = modulus keruntuhan (kekuatan tarik flexural)

Kuat geser lebih sulit ditentukan dengan cara eksperimental dibandingkan dengan pengujian-pengujian lainnya dikarenakan sulitnya untuk mengisolasi tegangan geser dari tegangan lainnya. Hal ini mengakibatkan perbedaan hasil besarnya kuat geser beton yang dilaporkan diberbagai studi literature, mulai dari 20% hingga 85% dari kuat tekan pada kasus-kasus dimana geser langsung terjadi bersamaan dengan tekan. Kontrol desain structural jarang didasarkan pada kuat geser karena besarnya kuat geser itu sendiri dibatasi secara kontiniu pada nilai yang lebih kecil untuk mencegah beton mengalami tarik diagonal.

Untuk keperluan analisa, Gambar 2.8 dan Gambar 2.9 merupakan grafik tegangan-regangan beton berbagai variasi kuat tekan beton. Dari grafik dapat disimpulkan:

1. Semakin rendah kekuatan beton, semakin tinggi regangan gagalnya

2. Panjang bagian yang semula linier akan bertambah untuk kuat tekan beton yang semakin besar.

3. Ada reduksi yang sangat nyata pada daktalitas untuk kekuatan yang meningkat.

Gambar 2.8. Kurva tegangan-regangan tipikal untuk beton [Nawy,2001]

Gambar2.9. Kurva tegangan-regangan berbagai variasi kekuatan tekan beton [Nawy,2001]

d. Modulus elastisitas beton (Ec)

Kurva tegangan-regangan pada Gambar 2.10 berbentuk linier pada tahapan pembebanan awal, maka modulus elastis young hanya dapat diterapkan pada tangent kurva dititik asal. Kemiringan awal dari tangent dikurva didefenisikan sebagai modulus tangent awal. Kemiringan garis lurus yang menghubungkan titik asal dengan tegangan tertentu (sekitar 0.4 f`c) merupakan modulus elastis sekan beton, yang nilainya merupakan nilai modulus elastisitas yang digunakan dalam disain. Memenuhi asumsi praktis bahwa regangan yang terjadi selama pembebanan pada

dasarnya dapat dianggap elastis, dan bahwa regangan selanjutnya akibat beban disebut rangkak.

Gambar 2.10. Modulus tangent dan modulus sekan pada beton [Nawy,2001] Modulus elastisitas beton, Ec , nilainya tergantung pada mutu beton, yang terutama dipengaruhi oleh material dan proporsi campuran beton. Namun untuk analisis perencanaan struktur beton yang menggunakan beton normal dengan kuat tekan yang tidak melampaui 60 MPa, atau beton ringan dengan berat jenis yang tidak kurang dari 2000 kg/m3 dan kuat tekan

Yang tidak melampaui 40 MPa, nilai Ec bisa diambil sebagai:

Ec = w1.5*0.043* σbk (2.7)

Dalam kenyataan nilainya dapat bervariasi ± 20%. wc menyatakan berat jenis beton dalam satuan kg/m3, fc’ menyatakan kuat tekan beton dalam satuan MPa, dan Ec dinyatakan dalam satuan MPa. Untuk beton normal dengan massa jenis sekitar 2400 kg/m3, Ec boleh diambil sebesar 4700√fc’, dinyatakan dalam MPa.

e. Rangkak

Rangkak atau aliran material lateral adalah peningkatan regangan terhadap waktu akibat beban yang terus menerus berkerja. Deformasi awal akibat beban adalah regangan elastis, sementara regangan tambahan akibat beban yang sama yang terus berkerja adalah regangan rangkak.. Asumsi ini karena deformasi awal yang tercatat hanya berupa sedikit efek yang bergantung pada waktu. Pada Gambar. terlihat bahwa laju rangkak berkurang seiring bertambah waktu. Rangkak tidak dapat diamati secara langsung, namun dapat ditentukan dengan mengurangkan regangan elastis dengan regangan susut dari deformasi total. Meskipun rangkak dan susut merupakan fenomena yang tidak independent, dapat diasumsikan bahwa superposisi tegangan berlaku, sehingga

Regangan total (εt) = Regangan elastis(εe) + rangkak(εc) + susut (εsh) (2.8)

Gambar 2.11. Kurva regangan-waktu [Nawy,2001]

Rangkak sangat berkaitan dengan susut, dan sebagai aturan umum bahwa beton yang menahan susut juga cenderung sedikit mengalami rangkak, karena keduanya berkaitan dengan pasta semen yang terhidrasi. Dengan demikian rangkak

dipengaruhi oleh komposisi beton, kondisi lingkungan dan benda uji, namun secara prinsip rangkak bergantung pada pembebanan sebagai fungsi waktu.

Rangkak mengakibatkan meningkatnya defleksi balok dan slab, dan mengakibatkan hilangnya gaya prategang. Untuk jangka waktu yang lebih lama lagi rangkak dapat mengakibatkan meningkatnya tegangan pada beton yang mengakibatkan kegagalan pada beton.

f. Susut

Pada dasrnya ada dua jenis susut, susut plastis dan susut pengeringan. Susut plastis terjadi selama beberapa jam pertama sesudah pengecoran beton segar dicetakan. Permukaan yang diekspose seperti plat lantai akan lebih dipengeruhi oleh udara kering karena besarnya permukaan udara kontak.. Susut pengeringan terjadi sesudah beton mongering dan sebagian besar proses hidrasi kimiawi dipasta semen telah terjadi.

Susut pengeringan adalah berkurangnya volume elemen apabila terjadi kehilangan kandungan air akibat penguapan . Penyusutan merupakan fenomena yang sedikit berbeda dengan rangkak. Jika pada rangkak beton dapat kembali seperti semula jika beban dilepas, susut pada beton tidak akan membuat beton kembali ke volume awal jika beton tersebut direndam. Pada Gambar 2.12 dapat terlihat laju susut terhadap waktu. Dapat terlihat beton dengan umur yang lebih tua mengalami susut yang lebih kecil karena beton dengan usia lebih tua akan lebih tahan terhadap tegangan dan ini berarti beton mengalami lebih sedikit susut.

Gambar 2.12. Kurva susut-waktu [Nawy,2001] Faktor-faktor yang mempengaruhi susut pengeringan:

- Agregat. Agregat beraksi menahan susut pada semen. Jadi beton dengan kandungan agregat lebih banyak akan lebih tahan terhadap susut

- Rasio air/semen. Semakin tinggi rasio air/semen, semakin besar pula efek susut. - Ukuran elemen beton. Semakin besar elemen beton, maka semakin kecil susutnya - Kondisi kelembaban disekitar. Pada daerah dengan kelembaban yang tinggi laju susut akan lebih kecil

- Banyaknya penulangan. Beton bertulang akan lebih sedikit mengalami susut disbanding dengan beton polos.

- Bahan additive. Penambahan bahan yang bersifat untuk mempercepat pengerasan beton akan mengakibatkan beton banyak mengalami susut.

- Jenis semen. Semen jenis cepat kering akan mengakibatkan beton banyak mengalami susut.

- Karbonansi. Susut karbonansi diakibatkan oleh reaksi antara karbondioksida (CO2) yang ada di atmosfer dan yang ada di pasta semen. Banyaknya susut gabungan bergantung pada urutan proses karbonasi dan pengeringan. Jika keduanya terjadi secara simultan, maka susut yang terjadi akan lebih sedikit.

(2). Baja

a. Baja prategang

Baja pada konstruksi beton prategang merupakan penyebab terjadinya pemendekan pada beton dikarenakan pengaruh rangkak dan susut. Kehilangan gaya prategang pada baja sesaat setelah penegangan pada baja akibat gesekan disepanjang tendon atau saat pengangkuran ujung (draw-in) akan mempengaruhi gaya prategang pada beton dengan angka yang cukup signifikan.

Untuk tujuan ke-efektif-an desain, total kehilangan gaya prategang harus relatif kecil dibandingkan gaya prategang yang berkerja. Kondisi ini dipengaruhi oleh jenis baja prategang yang digunakan dalam konstruksi. Pada proyek FO Amplas baja yang digunakan adalah baja strand sebagai tulangan prategang dan baja tulangan biasa sebagai tulangan geser.

Baja yang digunakan sebagai tulangan prategang merupakan jenis uncoated

stress relieve seven wire strand low relaxation. Baja strand merupakan jenis yang

paling banyak digunakan untuk penegangan post-tension. Strand yang digunakan pada proyek ini sesuai spesifikasi ASTM A416. Baja strand difabrikasi dengan memuntir beberapa kawat secara bersamaan. Seven wire strand terdiri dari 7 (tujuh) untaian kawat, dengan posisi kawat 1 (satu) untai ditengah dan 6 (enam) sisanya mengelilingi satu kawat pusat. Strand low relaxation digunakan untuk mencapai konstruksi yang efisien.

Gambar 2.13. Strand prategang 7 kawat (a). standart dan (b). yang dipadatkan Kawat-kawat stress-relived adalah kawat tunggal yang ditarik dingin yang sesuai dengan standart ASTM A421; strss-relived strand mengikuti standart ASTM A 416. Strand terbuat dari tuju buah kawat dengan memuntir enam diantaranya pada pitch sebesar 12 sampai 16 kali diameter disekeliling kawat lurus yang sedikit lebih besar. Pelepasan tegangan dilakukan setelah kawat-kawat dijalin menjadi strand. Besar geometris kawat dan strand sebagaimana disyaratkan ASTM masing-masing tercantum dalam Tabel 2.2 dan Tabel 2.3

Tabel 2.3. Strand standart tujuh kawat untuk beton prategang [Nawy,2001]

Pada proyek ini digunakan baja strand dengan spesifikasi PC strand ASTM A416 / A416M – 1998 Grd 270 Low Relaxation, merek : Kingdom

ΓΡΑ∆Ε ΝΟΜΙΝΑΛ ∆ΙΑΜΕΤΕΡ (µµ) ΤΟΛΕΡΑΝΧ Ε (µµ) ΝΟΜΙΝΑ Λ ΑΡΕΑ Ο Φ ΣΕΧΤΙ ΟΝ (µµ) ΝΟΜΙΝΑ Λ ΩΕΙΓΗ Τ Κγ/1000µ ΜΙΝΙΜΥ Μ ΒΡΕΑΚΙΝ Γ ΛΟΑ∆ νοτ λεσσ τηα αν (ΚΝ) ΜΙΝΙΜΥ Μ ΨΙΕΛ∆ ΛΟΑ∆ ατ 1% εξτεν σιον (ΚΝ) ΕΛΟΝΓΑΤΙΟ Ν Νοτ λεσσ τη

αν (%)

ΡΕΛΑΞΑΤΙΟ Ν ςΑΛΥΕ 1000 ηρσ νοτ γρεατερ τηα ν (%) ΧΗΕΜΙΧΑΛ ΧΟΜΠΟΣΙΤΙ ΟΝ 250 9.53 ±0.41

51.61 405 89.0 80.1

3.5 2.5 Χ:0.77−0.85

Σι: 0.15−0.30 Μν:).60−0.90

11.11 69.68 548 120.1 108.1

12.70 92.90 730 160.1 144.1

270 12.70 11.11 +0.66 −0.15 74.19 98.71 582 775 137.9 183.7 165.3 124.1 3.5 3.5 Π:0.025Μαξ Σ:0.025Μαξ

15.24 140.00 1102 260.7 234.6

Tabel 2.4. Spesifikasi kabel strand [Booklet Proyek FOA]

Gambar 2.14. PC Strand ASTM A416/A416M-1998

b. Relaksasi baja

Jika baja prategang ditarik hingga mencapai perpanjangan yang constant dan dijaga tetap pada selang waktu tertentu maka akan terlihat gaya prategang pada baja tersebut akan berkurang secara perlahan, besarnya kehilangan tergantung waktu dan suhu. Kehilangan gaya prategang seperti ini disebut dengan relaksasi baja (R).

Menurut besar nilai relaksasinya, baja prategang terbagi dua jenis yaitu baja prategang relaksasi normal dan baja prategang relaksasi rendah. Untuk pemakaian jangka panjang, baja prategang relaksasi rendah lebih sering dipergunakan karena lebih menguntungkan. Percobaan untuk mengetahui besarnya nilai relaksasi baja dilakukan dalam waktu 1000 jam pada tegangan konstan pada suhu 20 derajat Celcius. Tegangan awal bervariasi antara 60-80% dari tegangan tarik ultimate dan dengan σ_pi =0.7f_p. Maka hasil percobaan dinyatakan sebagai R1000. Untuk baja Australia nilai R1000 diberikan pada tabel berikut:

Stress –relieved wire 2.0 6.5

Stress-relieved strand2.5 7.0

Alloy steel bars 2.5 7.0

Tabel 2.5. Relaksasi dasar R1000 untuk Australian steel (AS 3600-1988) [Gilbert,1990] Maka besarnya relaksasi baja (%) setelah waktu t dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut

(

)

[

0.176

]

1000 2

1k R log5.38t

k

R= (2.9)

dengan:

k1 = tergantung tegangan awal pada tendon (Gambar 2.15)

k2 = tergantung temperature rata-rata, dapat digunakan T/20 nilainya tidk lebih dari 1.0.

Gambar 2.15. Koefisien relaksasi k1 (AS 3600-1988) [Gilbert,1990]

Relaksasi jangka panjang pada baja prategang diajukan oleh CEB-FIP (1987) adalah pada (Tabel 2.6)

pi/fp 0.6 0.7 0.8

Normal relaxation steel 6 12 25

Low relaxation steel 3 6 10

Tabel 2.6. Relaksasi jangka panjang R~ (%) [Gilbert,1990]

2.3.2. Analisa Penampang

Tampang U balok girder terdiri dari 2 bangun sederhana trapezium dan persegi panjang. Sehingga dalam penentuan rumus untuk analisa tampang dapat digunakan rumus-rumus yang sederhana.

a. Luas

Luas bangun dapat dihitung dengan menggunakan rumus luas trapezium:

Luas (Area) = ½ (sisi atas + sisi bawah) x tinggi (2.10)

b. Jarak titik berat

Jarak titik berat yang dihitung dari arah Y dari bagian bawah tampang menurut bentuk trapezium dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Jarak titik berat arah Y (Yb) =

(

)

(

a b

)

b a h ++ 3 2 (2.11)

c. Inersia Ix

Inersia bangun arah x, Ix untuk bangun seperti tampang haruslah dijumlahkan dengan inersia tambahan. Inersia awal dapat dihitung sesuai persamaan inersia untuk bangun trapezium, lalu dijumlahkan dengan inersia tambahannya.

Inersia (Io) =

(

)

(

a b

)

b ab a h + + + 36 4 2 2 3 (2.12)

Inersia arah x (Ix) = Io + (Luas * d^2) (2.13)

d. Modulus section (W)

Besarnya modulus tampang dapat dihitung dengan membagikan Inersia arah x (Ix) dengan jarak titik berat keseluruhan, atau secara matematis dapat dituliskan:

Wa = Ix / Ya (2.14)

Wb = Ix /Yb (2.15)

(2). Tampang Komposit

Untuk nilai-nilai pada analisa tampang komposit besarnya dapat dihitung dengan menjumlahkan komponen precast dengan slab-nya.

2.3.3. Desain Pembebanan

Beban-beban yang berkerja pada desain struktur girder pada proyek Flyover Amplas adalah:

- Beban mati tetap - Beban mati tambahan - Beban hidup

a. Beban mati tetap dan beban mati tambahan (Dead load)

Yang termasuk dalam beban mati adalah berat sendiri beton girder, slab lantai, aspal dan diaphragma. Besarnya beban tergantung pada berat jenis komponen-komponen tersebut.

b. Beban hidup (Live load)

Yang termasuk dalam beban hidup (live load) adalah beban dinamik izin (DLA), Knife edge load (KEL), distribution load,dan live load. Dari Bridge Management System (BMS) Volume 1, Chapter 2.3.2- Traffic Loads ditentukan:

- Dinamik Load Allowance (DLA) (2.16)

Untuk 50 < bentang < 90 m, besar DLA = 1+(0.0025*bentang+0.175) Untuk bentang >= 90 m, besar DLA = 1+0.3 = 1.3

- Knife Edge Load (KEL) (2.17)

Dari peraturan ini ditetapkan nilainya 4.40 ton/m`

- Distribution Factor (DF) (2.18)

Dari peraturan ini ditetapkan nilainya 1.00

- Distribution load (2.19)

Untuk bentang <= 30 m, q = 0.8 t/m^2

Untuk bentang > 30 m, q = 0.8 * (0.5 + 15/bentang) t/m^2 - Live load

Distribution load

q` = DF * DF * q * s (2.20)

Line load

p` = DF * DLA * KEL * s (2.21)

dengan

s = lebar slab komposit

c. Perhitungan momen ditengah bentang

Momen ditengah bentang dihitung sesuai dengan persamaan untuk mengetahi momen tengah bentang pada balok diatas dua perletakan.

M = l/L * q * l/2 (2.22)

Dengan:

l = jarak dari pinggir bentang ke titik perhitungan L = Lebar bentang

d. Perhitungan momen ultimate

Berdasarkan peraturan ridge Management System (BMS) Volume 1- page 2.6, besarnya momen ultimate total dapat dihitung dengan persamaan (2.23):

Ultimate total = 1.2*beam + 1.3*slab + 2*asphalt + 1.2*diaphragm + 2*live load

Perhitungan menurut ACI 318-83 (1983), pendesainan beban menggunakan kekuatan batas. Perencanaan kekuatan pada potongan melintang yang menjadi hasil dari kekuatan batas (kekuatan ultimate Ru ), dan factor reduksi kekuatan (φ). Faktor reduksi kekuatan merupakan factor keamanan sebagai variable pengontrol kekuatan bahan, posisi baja, dimensi beton, kesalahan pada prosedur perencanaan maupun ke-daktail-an bahan tersebut.

φRu ≥ R* Dengan:

Ru = Beban ultimate

R* = Beban terfaktor rencana

Jenis Aksi (φ)

(a) Flexure (dengan atau tanpa tegangan aksial) dan tegangan aksial 0.9 (b) Kompresi aksial dan kompresi aksial dengan flexure

- Tulangan spiral - Tulangan biasa

0.75 0.70

Untuk kompresi aksial kecil, (φ) dapat membesar secara linier dari nilai (b), dan untuk kompresi aksial mendekati 0 pdigunakan (a)

(c) Geser dan torsi 0.85

(d) Bearing pada beton 0.7

Tabel 2.7. Faktor reduksi kekuatan φ (ACI 318-83) [Gilbert,1990]

2.3.4. Tegangan-Tegangan Izin Maksimum di Beton

Menurut AASHTO 1992, Chapter 9.15.2.1-Design, besarnya tegangan-tegangan izin maksimum di beton adalah mengikuti:

- Tegangan beton sebelum kehilangan rangkak dan susut Tekan

- Komponen struktur pratarik = 0.6 f`ci (2.24)

- Komponen struktur pasca tarik = 0.55 f`ci (2.25)

Tarik

- Daerah tarik yang semula tertekan ………tidak ada tegangan sementara

- Daerah tanpa penulangan lekatan = 0.8* f `ci (2.26)

- Tegangan beton pada kondisi beban kerja

Tekan = 0.40 f`c (2.27)

Tarik pada daerah yang semula tertekan

- Komponen struktur dengan penulangan lekatan = 1.59* f `c (2.28) - Komponen struktur tanpa penulangan lekatan = 0

- Tegangan tekan beton saat transfer

Besarnya f`ci dapat ditentukan dengan persamaan:

2.3.5. Sistem Prategang

Sistem prategang yang digunakan pada girder FO Amplas adalah sistem perimbangan beban (balancing). Konsep ini terutama menggunakan prategang sebagai usaha untuk membuat seimbang gaya-gaya pada sebuah gelagar. Pada keseluruhan desain struktur beton prategang, pengaruh beton prategang dipandang sebagai keseimbangan berat sendiri sehingga balok girder yang mengalami lenturan tidak akan mengalami tegangan lentur pada kondisi terbebani.

Girder didesain dengan sistem prategang penuh yang berarti komponen struktur didesain pada beban kerja tidak terjadi tegangan tarik. Namun dalam pelaksanaannya tergantung besar beban yang akan berkerja.

2.3.6. Sistem Penegangan Tendon

Sistem penegangan tendon pada proyek FO Amplas ini adalah sistem post-tension (pasca tarik) mekanik dengan bantuan dongkrak. Sistem pasca tarik adalah suatu sistem prategang kabel tendon dimana kabel ditarik setelah beton mengeras. Jadi sistem prategang hampir selalu dikerjakan pada beton yang telah mengeras, dan tendon-tendon diangkurkan pada beton tersebut segera setelah gaya prategang dilakukan.

Pada sistem post-tension mekanis, dongrak digunakan untuk mearik baja strand dengan reaksi yang berkerja melawan beton yang telah mengeras. Penggunaan dongkrak hidrolik bertujuan untuk kemudahan pengoperasian alat dan dengan kapasitas alat yang besar. Pada proyek FO Amplas sistem ini diberikan pada girder beton precast segmental.

Pada sistem post-tension di proyek ini, untuk mengalihkan gaya prategang ke beton diperlukan bantuan alat mekanis yaitu angkur ujung (struktur dengan pengangkuran ujung). Komponen stuktur post-tension menyelubungi tendon-nya dengan cara peng-grouting-an selongsong. Grouting adalah proses peng-injeksi-an air semen dan pasir halus yang dilakukan setelah selesai proses stressing. Rekatan pada tendon sistem penegangan post-tension dicapai dengan pelaksanaan grouting.

2.3.7. Besar Gaya Prategang

a. Jacking force

Gaya prategang yang diberikan pada kabel strand merupakan gaya prategang initial (jacking force) yang besarnya belum dikurangi oleh besar kehilangan gaya prategang akibat kehilangan jangka pendek dan jangka panjang.

Dalam perhitungan, besarnya gaya prategang initial (jacking force) adalah

Po = 72% Ultimate Tensile Strength (2.30)

b. Saat awal ditengah bentang

Tegangan dibagian atas

σ top = Pi/Acp – Pi.e/Wa + Mbs/Wa (2.31)

Tegangan dibagian bawah

σ bottom = Pi/Acp – Pi.e/Wb + Mbs/Wb (2.32)

c. Saat servis ditengah bentang

σ top = Pe/Acp – (Pe.e-Mbp)/Wap + Mbp/Wac (2.33) Tegangan dibagian bawah

σ bottom = Pe/Acp – (Pe.e-Mbp)/Wbp + Mbh/Wbc (2.34)

Dengan :

Pi = Initial prestress force

Wa = Modulus section bagian atas balok precast Mbs = Momen akibat berat sendiri

e = eksentrisitas

Wb = Modulus section bagian bawah balok precast Pe = Gaya pratengang efektif

Wac = Modulus section bagian atas balok komposit

Mbp = Momen akibat berat beton (Precast beam + slab + Diaph) Mbc = Modulus section bagian bawah balok komposit

Wap = Modulus section bagian atas balok precast Wbp = Modulus section bagian bawah balok precast Mbp = Momen akibat beban tambahan (aspal + Live load)

2.3.8. Kehilangan Gaya Prategang

Kehilangan gaya prategang adalah hal yang pasti terjadi pada konstruksi beton prategang. Kehilangan yang terjadi terbagi dalam 2 (dua) tahapan yaitu saat gaya prategang diberikan pada beton (saat transfer) yang disebut dengan kehilangan

seketika (Pj), dan kehilangan yang dipengaruhi oleh waktu (kehilangan jangka panjang).

Kehilangan seketika = Pj – Pi

dengan Pi = kehilangan gaya prategang sesaat setelah transfer Kehilangan jangka panjang = Pj - Pe

dengan Pe = Total kehilangan gaya prategang pada tendon Kehilangan gaya prategang seketika dikarenakan hal: a. Pemendekan elastis pada beton sesaat setelah transfer b. Gesekan pada selongsong tendon

c. Slip anchorage

Sedang kehilangan jangka panjang dapat dikarenakan banyak hal, namun yang paling memberikan pengaruh besar adalah:

a. Pengaruh rangkak pada baja b. Pengaruh susut pada baja c. Relaksasi pada baja

(1). Kehilangan jangka pendek

a. Pemendekan elastis pada beton (ES)

Pada sistim penarikan post-tension dengan jumlah kabel banyak, pemendekan elastis pada beton terjadi pada saat proses tendon diangkur-kan. Pemendekan elastis dengan nilai maximum pada tendon yang pertama kali stressing, dan nilai minimum pada tendon yang terakhir kali stressing. Besarnya pemendekan elastis pada beton dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dari ACI 318-95, Chapt.18.6 berikut

b. Gesekan di sepanjang tendon (W)

Pada sistim penarikan post-tension, gesekan antara tendon dengan selongsongnya tentu tidak dapat dihindarkan. Gesekan yang terjadi akan mengurangi besar gaya prategang yang diterima tendon. Besar kehilangan gaya prategang akibat hal ini menurut AASHTO 1992, Chapt.9.16.1 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Px = Po * ( k x)

e−µα+ * (2.36)

Dengan:

Px = Gaya pada tendon ditiap titik x

Po = Gaya pada tendon di ujung dongkrak (jacking force)

µ = Koefisien gesekan t

α = Pengubah dari sudut kabel dari gaya ke jarak x p

β = Deviasi angular wobble terhadap variasi selongsong tendon Adapun nilai µ dan βp adalah:

Jenis Selongsong Tendon (Ducts) µ

For strand in bright and zinc coated metal ducts For greased and wrapped wire or strand

For strand in an unlined concrete ducts

0.20 0.15 0.50 Tabel 2.8. Nilai µ dengan variasi jenis ducts [Ned,1993]

Selongsong Tendon (Ducts) β_p

mm 50 ≤ mm and 90 50 ≤ > 024 . 0 016 .

mm

and 140

90 ≤

>

For flat metal ducts

For greased and wrapped bars

016 . 0 012

.

0 ≤β_p ≤

012 . 0 008

.

0 ≤β_p ≤

024 . 0 016

.

0 ≤β_p ≤

008 . 0 = p β

Tabel 2.9. Nilai βp dengan variasi ukuran ducts [Ned,1993]

c. Slip anchorage (A)

Slip atau draw-in pada tendon terjadi setelah proses stressing dilakukan dan tendon akan diangkur-kan ke beton. Besar-nya slip tergantung pada jenis angkur. Untuk jenis angkur wedge yang biasa digunakan pada baja strand, besar slip

( )

∆ sekitar 6 mm. Nilai

( )

∆ juga dipengaruhi oleh jarak spasi pada angkur

Kehilangan gaya prategang pada bagian ini hampir mirip dengan kehilangan akibat gesekan, bedanya hanya pada nilai µ dan β_p yang bernilai sama sehingga besar

( )

∆ dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.15). Dari persamaan tersebut dapat digambarkan grafik hubungan antara gaya prategang dengan jarak dari angkur seperti pada (Gambar 2.13)

Gambar 2.16. Variasi gaya prategang terhadap draw-in pada angkur [Gilbert,1990] Untuk mengitung besar kehilangan slip angkur pada yang terjadi di-x m, maka digunakan persamaan

x = d*As*(Es/m) (2.37) Dengan :

d = draw in

As = Luasan penampang baja prategang Es = Elastisitas baja strand

m = (Po-P)/L (2.38)

Dengan :

Po = Gaya prategang awal

P = Gaya prategang sisa (akibat gesekan) x = L L = Panjang bentang

(2). Kehilangan jangka panjang

a. Rangkak pada baja (CR)

Penelitian yang telah dilakukan dan diinformasikan melalui banyak literature mengindikasikan bahwa aliran pada material terjadi disepanjang waktu apabila ada beban atau tegangan. Deformasi atau aliran lateral akibat tegangan longitudinal disebut rangkak. Kehilangan rangkak terjadi hanya pada struktur yang dibebani secara terus menerus. Besarnya nilai kehilangan gaya prategang yang terjadi akibat rangkak dapat dihitung melali persamaan (ACI 318-95, Chapt.18.6)

CR = Kcr * (Es/Ec) * (fcir-fcds) (2.39)

Dengan:

Kcr = 2.0 untuk komponen struktur pratarik = 1.6 untuk komponen struktur pasca tarik

fcds = Tegangan dibeton pada level pusat berat baja akibat semua beban mati tambahan yang berkerja setelah prategang diberikan

b. Susut pada beton (SH)

Kehilangan gaya prategang akibat susut pada baja dipengaruhi oleh besarnya regangan susut baja

( )

ε_c . Regangan susut pada beton dibagian tendon dipengaruhi oleh tegangan pada beton pada daerah itu. Tegangan beton bervariasi terhadap waktu, maka akan sulit ditentukan besarnya. Nilai kehilangan gaya prategang yang hilang akibat susut pada beton dapat dihitung melalui persamaan berikut (ACI 318-95, Chapt.18.6)

SH = 8.2E-06*Ksh*Es*(1-0.06*V/S)*(100-RH) (3.40)

Dengan nilai Ksh diberikan pada Tabel 2.10

Tabel 2.10. Nilai Ksh untuk komponen struktur pasca tarik [Nawy,2001]

c. Relaksasi pada baja

Kehilangan gaya pada tendon akibat relaksasi dipengaruhi oleh tegangan izin baja

strand. Seperti halnya dengan rangkak dan susut, tegangan pada baja menurun

sejalan dengan waktu. Penurunan-nya akan menjadi semakin cepat jika ditambah lagi dengan pengaruh relaksasi. Untuk mengetahui besarnya kehilangan gaya prategang

akibat relaksasi baja yang dipengaruhi oleh rangkak dan susut, dapat digunakan persamaan berikut (ACI 318-95, Chapt.18.6)

RE = (Kre-J*(SH+CR+ES))*C (3.41)

Dengan Kre, J, dan C diberikan pada tabel (2.11), dan (2.12)

Tabel 2.11. Nilai C [Nawy,2001]

Tabel 2.12. Nilai Kre dan J [Nawy,2001]

Salah satu pertimbangan istimewa pada beton prategang adalah banyaknya tahapan pembebanan saat komponen struktur dibebani. Tahapan pembebanan pada beton prategang precast yang pada tulisan ini dihususkan pada girder FO Amplas, sedikitnya ada 3 (tiga) yaitu tahap awal saat pemberian gaya prategang, tahap pengangkatan dan pengangkutan, lalu tahap akhir saat beton menerima beban eksternal.

2.4.1. Tahap awal

Pembebanan tahap awal merupakan pemberian gaya prategang terhadap girder tetapi belum dibebani oleh beban eksternal. Tahap ini dapat dibagi dalam beberapa tahap:

(1). Sebelum diberi gaya prategang. Pada masa sebelum diberi gaya prategang, beton girder masih lemah dalam memikul beban, oleh karena itu harus dicegah agar tidak terjadi kehancuran pada ujung girder. Harus diperhitungkan susut beton, dan retakan yang timbul akibat sust tersebut. Curing beton harus diperhatikan sebelum peralihan gaya prategang.

(2). Pada saat diberi gaya prategang. Besarnya gaya prategang yang berkerja pada tedon saat proses stressing dapat membuat kabel strand putus jika pemberian gaya melebihi tegangan maksimum strand atau jika strand dalam kondisi rusak. Beton mermutu rendah atau belum cukup umur juga dapat hancur pada tahapan ini.

Tegangan Tahapan beban Tegangan Izin

2. Segera setelah pengangkuran tendon 0.70fpu Beton 1. Segera setelah peralihan, sebelum kehilangan

2. Setelah terjadi kehilangan

Tekan - 0. 60f`ci

Tarik-0.25 f`ci (kecuali pada ujung balok diatas dua tumpuan 0.5 f`ci diizinkan)

Tekan - 0.45f`c Tarik - 0.50 f`ci

Tabel 2.13. Tegangan izin untuk batang lentur (Peraturan ACI) [Ned,1993]

(3). Pada saat peralihan gaya prategang. Untuk komponen struktur post-tension peralihan beban berlangsung secara bertahap, gaya prategang pada tendon dialihkan ke beton satu-per satu tendon. Pada keadaan ini gaya eksternal belum berkerja kecuali berat sendirinya. Gaya prategang awal setelah terjadi kehilangan juga ikut menentukan desain girder. Girder dengan panjang bentang tersebut diatas yang terletak diatas dua tumpuan, akibat berat sendirinya akan menimbulkan momen positif ditengah bentang. Oleh karena itu maka gaya yang diberikan pada girder harus dapat mengimbangi kondisi seperti ini.

2.4.2. Tahap Antara

Pembebanan tahap ini ada karena girder proyek FO Amplas merupakan beton precast yang mengalami proses perpindahan dari pabrik ke lokasi teakhirnya. Tahapan antara merupakan tahapan pembebanan selama girder dalam masa pengangkutan dan pengangkatan, termasuk masa saat girder dalam proses erection.

Cara pengangkatan dan pengangkutan balok girder harus diperhitungkan dengan baik. Pengangkatan dengan cara yang salah dapat mengakibatkan balok girder retak atau bahkan mungkin patah.

2.4.3. Tahap akhir

Pembebanan tahap akhir merupakan tahapan dimana beban rencana telah berkerja pada struktur. Pada beton prategang, ada tiga jenis beban kerja yang dialami:

(1). Beban kerja tetap. Lendutan ke atas atau kebawah girder akibat beban kerja tetap konstruksi tersebut merupakan salah satu factor penentu dalam desain, karena pengaruh dari rangkaian akibat lentur akan memperbesar nilainya. Sehingga diberikan batasan tertentu besarnya lendutan akibat beban tetap.

(2). Beban kerja. Girder juga didesain berdasarkan beban kerja yang akan dideritanya. Beban kerja yang berlebihan harus ikut dipertimbangkan.

(3). Beban retak. Retak pada komponen beton prategang berarti perubahan mendadak pada tegangan rekat dan geser yang sering menjadi parameter bagi kekuatan lelah.

(4). Beban batas. Beban batas struktur merupakan beban maksimum yang dapat dipikul struktur tersebut sebelum hancur, atau disebut juga ultimate strength. Beban batas diperhitungkan melalui factor beban yang dikalikan pada beban kerja.

2.5. Pekerjaan Prestressing oleh Voorspan System Losinger 2.5.1. Material Prestressing

1. Strand

Beberapa Steel wire yang disatukan secara spiral menjadi satuan kabel strand 2. Duct

Pembungkus strand dengan bahan dasar “galvanized zinc” yang dibentuk berupa pipa berulir

Gambar 2.17. Duct pembungkus tendon 3. Angkur-angkur

Terdiri dari dua macam yaitu angkur hidup dan angkur mati.

Angkur Hidup Angkur Mati

Gambar 2.18. Angkur pada girder 4. Non shrink additive untuk grouting

Mixing beton yang digunakan untuk mengisi selongsong / duct setelah stressing dengan campuran semen, air, additive.

2.5.2. Peralatan pekerjaan prestressing

Untuk Persiapan pekerjaan stressing kabel strand diperlukan kelengkapan alat. Adapun alat yang digunakan adalah:

1. Hydraulic Pump PE 550 (1 Phase)

Power : 10 A

Voltage : 220 Volt

Max. Pressure : 10.000 Psi Capacity Tank : 9 ltr

Gambar 2.19. Hydraulic Pump PE 550 (1 Phase)

2. Hydraulic Jack TCH

Capacity : 20 T

Piston area “pull” : 4.248 mm2 Piston area “return” : 3.016 mm2

Weight : 17 kg

Stroke : 300 mm

3. Hydraulic Jack SA 507 / ZPE-7/A (7S)

Capacity : 105 T

Pull : 393 Bar

Pull max : 492 Bar

Return max : 492 Bar

Tensioning press : 690 Bar Piston area “pull” : 20.360 mm2 Piston area “return” : 9.750 mm2

Weight : 140 kg

Stroke : 160 mm

2.5.3. Alur Kerja Pekerjaan Prestressing

Gambar 2.22. Diagram alur kerja stressing

Spesifikasi Gambar Kerja

• Material

• Pabrikasi Strand • Instalasi Strand • Instal lifting hook

Pemasangan angkur hidup dan angkur mati

Inspeksi bersama Kontraktor

Pengecoran

Kuat Beton saat Transfer

Stressing

Evaluasi Hasil Stressing

Grouting

Selesai

Menunggu Kuat Beton Transfer tercapai

ok

tidak tidak

2.6. Erection PC U Girder Dengan Portal Hoise

BSebelum dilakukan pekerjaan erection dengan menggunakan portal dan mesin hoise, ada beberapa hal yang harus dipersiapkan yaitu:

2.6.1. Survey lapangan

1. Penetapan penempatan stock girder 2. Penetapan jalan portal hoise

3. Penetapan penempatan kaki portal hoise tanah harus keras

4. Membuat metode kerja sistem pelaksanaan erection dengan portal hoise

2.6.2. Persiapan lokasi kerja

1. Persiapan material dan alat pendukung pekerjaan erection 2. Persiapan lokasi kerja penempatan setting portal dan hoise crane

3. Persiapan lokasi penempatan stock girder dan jalan portal harus betul-betul padat dan rata

4. Lokasi kerja erection kemiringan tanah tidak lebih dari 5%

5. Penempatan stock girder dibawah jembatan dan diatur sesuai rencana 6. Susunan penempatan stock girder harus disesuaikan dengan urutan erection

7. Mengukur jarak bentangan apakah sudah sesuai dengan girder yang akan

dipasang

8. Grouting penempatan bearing pad harus rata dan penempatan bearing pad diberi tanda yang jelas

9. Mengukur jarak aman portal gantry terhadap jalan lalu lintas kendaraan 10.Perencanaan manajemen traffic meliputi (SMK3 dan 5R)

2.6.3. Persiapan stock girder

1. Menentukan lokasi stok girder sesuai kondisi aktual ruang yang ada 2. Pengaturan posisi letak girder sebelum diStressing

3. Lokasi penempatan stok girder harus benar-benar padat dan rata.

4. Penempatan stok girder diantara antar pier / pilar sebagian sisi kiri, dan sebagian sisi kanan.

5. Susunan penempatan girder disesuaikan urutan erection.

6. Stock girder disetting diatas sleeper dengan posisi sejajar dengan jembatan 7. Pondasi stressing bagian ujung harus betul-betul kuat

2.6.1. Proses Erection

1. Pelaksanaan penyetelan portal dilokasi pengangkatan. 2. Pemasangan sabuk angkat pada girder.

3. Tes beban angkat

4. Proses pengangkatan girder.

5. Proses peletakan girder diatas bearing pad 6. Pengangkatan girder selanjutnya

Untuk penjelasan lebih rinci proses erection PC U girder dengan portal hoise dibahas pada Bab III. Tahapan metode erection portal hoise dapat dilihat dalam diagram alir pada Gambar 3.24 berikut ini :

Gambar 2.23. Diagram alur metode erection PCU Girder dengan Portal Hoise

Mulai

Survey lapangan

Persiapan lokasi kerja

Pemasangan Portal Hoise

Persiapan Stock PCU Girder

Pengangkatan girder dengan portal hoise

Menggeser girder keatas pier

Finishing memasang brussing pengaman

Selesai

Pemindahan portal hoise ke pilar selanjutnya

BAB III

APLIKASI DAN PEMBAHASAN U GIRDER

3.1. Umum

Pada FO Amplas, panjang bentang balok girder bervariasi antara 31.9 m sampai dengan 37.9 m. Dalam tulisan ini bentang yang akan dianalisa adalah betang dengan panjang L = 31.9 m.

Girder jembatan Flyover Amplas berbentuk U dengan material beton mutu 600kg/cm^2 yang dikompositkan dengan pelat lantai beton mutu 350 kg/cm^2. Girder jembatan menggunakan konstruksi beton prategang sistem penarikan pasca tarik pada beton girder precast segmental.

Dalam pekerjaan prategang digunakan baja prategang kabel strand diameter standart dengan bentuk tendon parabola, Gambar 3.1 menunjukkan lay out tendon pada girder. Jumlah tendon sebanyak 8 (delapan) buah dengan 12 kabel strand setiap tendon-nya.

Susunan tendon berpasangan dan sejajar 4 (empat) baris. Setiap baris tendon memiliki trase kurva parabola yang besarnya berbeda-beda. Hal ini menyebabkan ada salah satu dari keempatnya memiliki bentuk kurva yang mendekati garis lurus. Trase tendon yang mendekati garis lurus ini diperlukan untuk menentukan baris mana yang terlabih dahulu diberi gaya prategang.

Dari Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 dapat dilihat bahwa trase tendon yang parabola-nya mendekati garis lurus adalah C1 & C2, sehingga penarikan dimulai dari baris ini.

G

am

ba

r 3.

1

. L

ay

out

t

endon gi

rde

r L

=

31

.9 m

.

P

ro

ye

k pe

m

ba

nguna

n F

lyove

r A

m

p

la

Gambar 3.2: Potongan melintang lay out tendon, Proyek Pembangunan Flyover Amplas

Data Awal Perencanaan

Dalam proses perencanaan, perhitungan besar gaya dongkrak (jacking force) harus dilakukan dengan teliti. Perhitungan awal yang dilakukan oleh Voorspan System Losinger (VSL) mengalami revisi pada beberapa bagian, sehingga perlu dilakukan analisa terhadap perhitungan awal tersebut.

Adapun data-data yang ada sebagai bahan analisa perencanaan perhitungan dasar adalah sebagai berikut:

Panjang bentang = 3110 cm (panjang balok = 3190 cm)

Tinggi balok (H) = 185 cm

Mutu beton :

Balok = K-600

Pelat (awal) = K-300

Plat (revisi) = K-350

Jarak balok ctc (s) awal = 285 cm

Jarak balok ctc (s) revisi = 340 cm

Tebal plat beton = 22 cm

Tebal aspal = 5 cm

Tebal RC flat = 7 cm

฀ ฀

Gambar 3.3. Skets bentang girder

Potongan melintang tengah bentang

H = 185 cm

2*A = 100 cm

B = 100 cm

2*tweb = 50 cm

tfl-1 = 7 cm

tfl-2 = 10 cm

tfl-3 = 10 cm

tfl-4 = 33 cm

tfl-5 = 25 cm

Panjang = 2390 cm

H

B tf5

tf1 tf2 tf3

tf4

tw A

3.2. Perhitungan Precast Concrete U Girder 3.2.1. Material

a. Beton

Dari data dilapangan diketahui: Tegangan tekan beton (σcu) :

a) Balok = 600 kg/cm2

b) Pelat (awal) = 300 kg/cm2

b) Pelat (revisi) = 350 kg/cm2

Tegangan tekan beton balok saat servis (f`c) : f`c = R * σcu ...(2.2)

      + = C

R σcu

log * 2 . 0 76 .

0 ...(2.1)

      + = 150 600 log * 2 . 0 76 . 0 R 8804 . 0 = R

f`c balok = R*σ_cubalok

= 0.8804 * 600 kg/cm2 = 528.2 kg/cm2

f`c pelat (K-300) = 246.1 kg/cm2

f`c pelat = R*σcupelat

= 0.8336 * 350 kg/cm2 = 291.8 kg/cm2

Tegangan tekan beton saat transfer (f`ci) : f`ci = 80%*f`c ...(2.29)

f`ci balok = 0.8*528.2472 kg/cm2 = 422.6 kg/cm2

f`ci pelat (K-300) = 196.8 kg/cm2

f`ci pelat = 0.8*291.758 kg/cm2 = 233.4 kg/cm2 Tegangan izin saat transfer

Tegangan tekan = 0.55*f`ci ...(2.25) Tegangan tekan balok = 0.55*f`ci balok

= 0.55*422.5977 kg/cm2 = 232.4 kg/cm2

Tegangan tekan pelat (K-300) = 108.3 kg/cm2

Tegangan tekan pelat = 0.55*f`ci pelat = 0.55*233.407kg/cm2 = 128.4 kg/cm2

Tegangan tarik = 0.8* f `ci ...(2.26) Tegangan tarik balok = 0.8* f `cibalok

= 0.8* 422.5977 = 16.4 kg/cm2

Tegangan tarik pelat (K-300) = 11.2 kg/cm2

Tegangan tarik pelat = 0.8* f `cipelat = 0.8* 233.407

= 12.2 kg/cm2

Tegangan izin saat beban kerja sesudah semua kehilangan prategang Tegangan tekan = 0.4 * f`c ...(2.27)

Tegangan tekan balok = 0.4 * f`c balok = 0.4*528.2472 kg/cm2 = 211.2988 kg/cm2

Tegangan tekan pelat (K-300) = 98.4 kg/cm2

Tegangan tekan pelat = 0.4*f`c pelat = 0.4*233.4 kg/cm2 = 116.7 kg/cm2

Tegangan tarik = 1.59* f `c ...(2.28) Tegangan tarik balok = 1.59* f `cbalok

= 1.59* 528.2472 kg/cm2 = 36.5 kg/cm2

Tegangan tarik pelat (K-300) = 24.9 kg/cm2

Tegangan tarik pelat = 1.59* f `cpelat

= 1.59* 291.758 kg/cm2 = 27.259 kg/cm2

Modulus elastisitas

Ec = w1.5*0.043* σbk ...(2.7) Ec balok = w1.5*0.043* σbkbalok

= 347052.8 kg/cm2

Ec pelat (K-300)= 236864.0 kg/cm2

Ec pelat = w1.5*0.043* σbkpelat

= 24001.5*0.043* 291.758*10 = 257922.1 kg/cm2

Modulus reptur

Fr = 0.6 * fc` ...(2.4) Fr balok = 0.6 * fc` balok

= 0.6 * 600*10 = 45.5 kg/cm2

Fr pelat (K-300) = 31.1 kg/cm2

Fr pelat = 0.6 * fc`pelat

= 0.6 * 350*10 = 33.8 kg/cm2

b. Kabel Prategang

Jenis kabel : Uncoated stress relieve seven wires ASTM A 416 grade 270 low relaxation or JIS G 3536 Diameter strand (dia) : 12.7 mm

Luasan efektif (Ast) : 0.987 cm2 Modulus elastis (Es) : 1.96E+06 kg/cm2 Tegangan tarik ultimate (fu) : 19,000 kg/cm2

c. Tulangan Biasa

Diameter (dia) : 13 mm

Luasan efektif (Ast) : 1.267 cm2 Modulus elastis (Es) : 2.10E+06 kg/cm2 Tegangan leleh (fy) : 3,900 kg/cm2

3.2.2. Analisa Penampang

a. Balok precast

1 2 3 4 5 Section II Section I 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Section IV 6 6 Section III 5 4 3 2 1 Gambar 3.5. Sket cross section girder U

Jarak titik berat arah Y (Yb) =

(

)

(

a b

)

b a h ++ 3 2 ...(2.11)

Inersia (Io) =

(

)

(

a b

)

b ab a h + + + 36 4 2 2 3 ...(2.12)

Inersia arah x (Ix) = Io + (Luas * d2) ...(2.13) Sehingga dari hasil perhitungan didapat

Section I

Gambar 3.6. Section I

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm Cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4 5 7 180 180 1260 113 116.5 146790 5145 3506317 3511461.6 4 10 190 190 1900 103 108 205200 15833.33 3720683 3736516.2 3 10 150 190 1700 93 98.2 166933.3 14101.31 2017359 2031459.8 2 33 150 150 4950 60 76.5 378675 449212.5 804957.7 1254170.2 1 60 126 150 8280 0 30.87 255600 2477739 8950520 11428258.64 Tot 120 18090 63.75 1153198 2962031 18999835 21961866.37

Section II

Gambar 3.7. Section II

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

5 7 180 180 1260 178 181.5 228690 5145 8101594 8106738.5 4 10 190 190 1900 168 173 328700 15833.33 9763948 9779780.8 3 10 150 190 1700 158 163.2 277433 14101.31 6510020 6524121.6 2 33 150 150 4950 125 141.5 700425 449212.5 7993930 8443142.8 1 125 100 150 15625 0 66.7 1041667 20073785 18756559 38830343.37 Tot 185 25435 101.3 2576915 20558077 51126050 71684127

Tabel 3.2. Hasil analisa tampang Section II (sebelum & sesudah revisi)

Gambar 3.8. Section III

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm Cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

6 7 80 80 560 178 181.5 101640 2286.667 4437148 4439434.3 5 10 130 130 1300 168 173 224900 10833.33 8427239 8438072.1 4 10 90 130 1100 158 163.3 179633.3 9065.657 5516545 5525610.2 3 33 90 90 2970 125 141.5 420255 269527.5 7135022 7404549.7 2 95 90 90 8550 30 77.5 662625 6430313 1920181 8350493.6 1 30 100 116 3240 0 15.37 49800 242555.6 19267738 19510293.29 Tot 185 17720 92.49 1638853 6964581 46703872 53668453.23

Tabel 3.3a. Hasil analisa tampang Section III (sebelum revisi)

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm Cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

6 7 110 110 770 178 181.5 139755 3144.167 5942317 5945461.6 5 10 130 130 1300 168 173 224900 10833.33 8184965 8195798.4 4 10 90 130 1100 158 163.3 179633.3 9065.657 5336414 5345479.4 3 33 90 90 2970 125 141.5 420255 269527.5 6799650 7069177.0 2 95 90 90 8550 30 77.5 662625 6430313 2230547 8660859.2 1 30 100 114 3210 0 15.3 49200 240406.5 19692605 19933011.61 Tot 185 17900 93.7 1676368 6963290 48186497 55149787

Tabel 3.3b. Hasil analisa tampang Section III (setelah revisi)

Gambar 3.9. Section IV

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm Cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

6 7 80 80 560 178 181.5 101640 2286.667 4735965 4738252.0 5 10 100 100 1000 168 173 173000 8333.333 6965970 6974303.7 4 10 50 100 750 158 163.6 122666.7 6018.519 4108992 4115010.6 3 33 50 50 1650 125 141.5 233475 149737.5 4455148 4604885.7 2 100 50 50 5000 25 75 375000 4166667 1056711 5223377.4 1 25 100 112 2650 0 12.74 33750 137873.4 15631053 15768926.72 Tot 185 11610 89.54 1039532 4470916 36953840 41424756.08

Tabel 3.4a. Hasil analisa tampang Section IV (sebelum revisi)

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm Cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

6 7 80 80 560 178 181.5 101640 2286.667 4686935 4689221.6 5 10 100 100 1000 168 173 173000 8333.333 6886530 6894862.9 4 10 60 100 800 158 163.4 130733.3 6527.778 4310257 4316785.2 3 33 60 60 1980 125 141.5 280170 179685 5248420 5428105.1 2 100 60 60 6000 25 75 450000 5000000 1352680 6352680.3 1 25 100 112 2650 0 12.7 33750 137873.4 15825930 15963803.6 Tot 185 12990 90.0 1169293 5334706 38310753 43645459

Tabel 3.4b. Hasil analisa tampang Section IV (setelah revisi)

2

Section II

1 1

2

Section I

2 2

1

Section III Section IV

1

Gambar 3.10. Cross section balok komposit Dengan menggunakan persamaan diatas, maka didapat

Section I

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

1 22 285 285 4279.3 120 131 560585.7 172597.8 12657746 12830343.5 2 120 125 190 18090 0 63.75 1153198 21961866 2994253 24956119.4 Tot 142 22369 76.61 1713784 22134464 15651999 37786462.9

Tabel 3.5a. Hasil analisa tampang komposit Section I (sebelum revisi)

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

1 22 340 340 5558.97 120 131.0 728225.6 224211.96 14711594 14935805.7 2 120 126 190 18090 0 63.7 1153198.3 21961866 4520805 26482671.9 Tot 142 23649 79.6 188142.9 22186078 19232399 41418477.5

Tabel 3.5b. Hasil analisa tampang komposit Section I (setelah revisi)

Section II

Zone Tinggi Lebar Luas Level Yb Luas*Yb Io Luas*d^2 Ix cm Bawah Atas cm^2 cm cm cm^3 cm^4 cm^4 cm^4

1 22 285 285 4279.3 185 196 838738.9 172597.8 28111090 28283687.5 2 185 100 190 25435 0 101.3 2576915 71684127 4729515 76413642.6

Untuk lebih jelas, traffic management erection tahap 2 (dua) digambarkan sebagai berikut:

Cut Retno Masnul : Analisa Prestress (Post-Tension) Pada Precast Concrete U Girder (Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas), 2009.

USU Repository © 2009

3. Proses erection P3-P4

Pier 3 dan Pier 4 berada tepat diempat persimpangan jalan, sehingga pada proses pelaksanaan erection PC U girder pada lokasi ini diperlukan traffic management yang baik.

a. Pekerjaan PC U pada P3 & P4 dilakukan setelah pekerjaan erection pada pier lainnya selesai. Hal ini bertujuan untuk mengurangi kemacetan saat pengalihan jalur.

b. Pekerjaan PC U mulai dari penurunan girder hingga erection pada P3 & P4 dilakukan pada lokasi erection, sehingga mulai dari penurunan girder persimpangan empat tersebut sudah ditutup dan arus kendaraan yang akan melewati persimpangan itu dialihkan ke P7 & P8. Pengalihan ke P7 & P8 beralasan karena seluruh pekerjaan struktural pier tersebut telah selesai dan posissinya tidak jauh dari persimpangan yang dialihkan.

c. Persimpangan akan dibuka kembali setelah pekerjaan pengecoran slab pada P3 & P4 selesai dan support begisting dapat dibuka.

Kondisi perbandingan aktual penggunaan ruang untuk pekerjaan erection portal hoise gantry dengan mobile crane adalah sebagai berikut :

Gambar 3.49. Ruang Mobile Crane

Posisi mobile crane berada penuh dijalan sehingga diperlukan pengalihan arus lalu lintas, sedangkan portal hoise yang juga menggunakan badan jalan tetapi tidak perlu melakukan pengalihan arus lalu lintas karena masih ada ruang untuk lalu lintas di bawah portal. Penggunaan ruang mobile crane lebih besar dibanding pemakaian ruang portal hoise crane sehingga dengan kondisi aktual lapangan proyek yang padat lalu lintas maka metode erection dengan portal hoise lebih efektif dibandingkan dengan menggunakan mobile crane.

Cut Retno Masnul : Analisa Prestress (Post-Tension) Pada Precast Concrete U Girder (Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas), 2009.

USU Repository © 2009

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Dari hasil analisa yang dilakukan secara teknis dan non teknis maka dapat disimpulkan:

1. Penggunaan PC U girder dengan mutu beton pelat jembatan yang telah direvisi (dari K-300 menjadi K-350) terbukti mampu meningkatkan kemampulayanan jembatan untuk memikul beban rencana Mu=17,482.8 kg/cm dengan tegangan negatif saat servis 149.16 kg/cm2 yang nilainya lebih besar dari sebelum revisi yaitu 123.61 kg/cm2.

2. Analisa perhitungan PC U girder dalam tulisan ini hanya berlaku untuk girder produk PT. WIKA Beton

3. Keterbatasan lahan kerja proyek pembangunan Flyover Amplas merupakan salah satu kendala utama pekerjaan super struktur pada proyek ini. Dengan kendala tersebut, metode kerja stressing PCU girder dengan cara post-tension dan metode kerja erection PCU girder dengan portal hoise merupakan metode yang paling efisien yang telah disesuaikan dengan kondisi dilapangan.

4.2. Saran

Dari kesimpulan diatas maka saran yang dapat diberikan adalah:

1. Perlu dilakukan evaluasi terhadap pekerjaan stressing girder. Meski dalam hitungan awal girder telah mampu menerima beban struktur, namun kesalahan dalam pelaksanaan dapat mengurangi gaya prategang-nya.

2. Perlu dilakukan analisa lebih lanjut terhadap metode kerja stressing dan erection PCU girder untuk 5M (Material, Method, Man Power, Money, dan Machine) lebih detail sebagai bahan perbandingan

Cut Retno Masnul : Analisa Prestress (Post-Tension) Pada Precast Concrete U Girder (Studi Kasus Pada Jembatan Flyover Amplas), 2009.

USU Repository © 2009

DAFTAR PUSTAKA

Beton Wijaya Karya, PT. 2008. “Dokumentasi Produksi Girder Wika Beton Binjai”. Binjai

Burns, H. & T.Y.Lin Ned. 1993. Desain Struktur Beton Prategang. Terjemahan Ir. Daniel Indrawan M.C.E. Jilid I. Jakarta : Erlangga

Direktorat Jenderal Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia, Satuan Kerja Non Vertikal Tertentu Pembangunan Jalan dan Jembatan Metropolitan Medan 2008. “Dokumen Kontrak Buku 4 : Spesifikasi Teknik dan Suplemen Spesifikasi Teknik. Paket Pembangunan Fly Over Amplas-Medan”. Medan : Medan

Hadipratomo Winarni. 1986. Struktur Beton Prategang Teori dan Prinsip

Disain. Bandung : Nova

Jala Sutra, PT. 2008. “Company Profile CV. Jala Sutra”. Medan

Mickleborough, N.C. & R.I.Gilbert. 1990. Design of Prestressed Concrete: Spon Press : London & New York

Mulyadi. 2008. “Bahasa Indonesia Untuk Perguruan Tinggi, Kompetisi Dasar Untuk Terampil Menulis” Medan

Nawy, E.G. 2001. Beton Prategang Suatu Pendekatan Mendasar. Terjemahan Bambang Suryoatmono. Erlangga : Jakarta.

RSNI T-12-2004. Standar Nasional Indonesia Perencanaan Struktur Beton Untuk

Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

RSNI T-02-2005. Standar Nasional Indonesia Pembebanan Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

Sunggono, K.H. 1995. Buku Teknik Sipil. Nova : Bandung.

Wijaya Karya, PT. 2008. “Booklet Presentasi Proyek Pembangunan Amplas Medan”. Medan

Wijaya Karya, PT. 2008. “Proposal Teknis PC U Girder Postension Segmental” Medan