Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur T
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
PERILAKU LENTUR, GESER, DAN NORMAL BALOK PELENGKUNG
DENGAN ANALISIS KONSTRUKSI BERTAHAP (STUDI KASUS :
JEMBATAN SANGEH)
I Wayan Krisna Mila Wijaya1, I Nyoman Sutarja2, I. B. Rai Widiarsa3
e-mail: [email protected]
Abstrak : Pembangunan jembatan pelengkung secara konvensional dianggap sangat sulit, terlebih jika
jembatan pelengkung dibangun diatas jurang yang dalam atau sungai yang deras. Dalam
perkembangan teknologi, pihak pekerja mulai menggunakan Traveller dan metode pelaksanaan
pembangunan bertahap dalam pengerjaannya. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki tentang
perilaku pelengkung selama pelaksanaan dengan metode pelaksanaan bertahap. Data-data yang
digunakan berdasarkan pada data perencanaan pembangunan Jembatan Sangeh di Desa Sangeh.
Analisis dilakukan dengan menggunakan analisis segmental untuk pelengkung. Perilaku yang diteliti
dibatasi hanya pada perilaku struktur berupa momen, gaya geser, dan gaya normal pada pelengkung
jembatan. Model selanjutnya dianalisis dengan nonliniear staged construction analysis. Hasil yang
diperoleh digambarkan dalam grafik untuk melihat perubahan gaya dalam yang terjadi sehingga dapat
ditentukan kapan tahapan kritis dalam analisis. Hasil analisis konstruksi bertahap menunjukan gayagaya dalam membentuk pola tertentu yang terus meningkat secara non linier pada setiap tahapan
pengerjaan. Hal ini berbeda dengan model ketika dianalisis dengan analisis konvensional yang
umumnya membentuk pola yang acak. Jika dibandingkan, analisis konstruksi bertahap memberikan
hasil momen yang lebih besar dengan rasio rata-rata 3 kali lebih besar daripada hasil yang ditunjukan
analisis konvensional pada section yang sama. Begitu pula dengan gaya geser yang memberikan hasil
lebih besar dengan rasio rata rata 2 kali analisis konvensional. Berbeda halnya dengan gaya normal
yang lebih kecil atau sekitar 0,2 kali hasil analisis konvensional. Tegangan yang terjadi untuk kedua
analisis masih dibawah tegangan ijin, yaitu 16 Mpa dengan lendutan rata-rata sebesar 32,51 mm.
Kata kunci : Analisis konstruksi bertahap, Analisis konvensional, Momen, Gaya geser, Gaya
normal, Tegangan, Lendutan
FLEXURAL, SHEAR, AND AXIAL BEHAVIOR OF AN ARCH BEAM WITH
STAGED ANALYSIS (STUDY CASE : SANGEH BRIDGE)
Abstract : The construction of an arch bridges in conventional ways are known very complicated,
especially when the bridges are built over a deep valley or a rushing river. Along with technology
development, nowadays the contractor start using Traveller and staged construction to build the
bridges. This study aims to find out the behaviors of an arch beam during construction with staged
construction. The data that used in this study is based on the planning data of Sangeh Bridge at
Sangeh Village. The arch beam was analyzed with segmental analysis. The behaviors were confined
to flexural, shear, and axial behavior of the arch beam. The model then analyzed by non linear staged
construction analysis. The results depicted in the chart to see the changes that occur in the force so
that it can be determined which step became the critical stage in the analysis. The result of staged
construction analysis showed that the internal forces generated a particular pattern that continues to
increase in non-linear at every stage of construction. This pattern was different from the model when
analyzed by conventional analysis where generally generated a random pattern. In comparison, staged
construction analysis resulted greater moments than conventional analysis with an average ratio of 3
times greater results at the same section. Similarly, the shear force that provides greater results with
an average ratio of 2 times the conventional analysis. Different from moment and shear results,
normal force give smaller results, i.e about 0.2 times the conventional analysis. The tension that
occured in both analysis were still below the allowable stress, which is 16 MPa with an average
deflection of 32.51 mm.
Keywords : Staged construction analysis , the conventional analysis , moment , shear force , normal
force , Tension , Deflection
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
PENDAHULUAN
Terdapat berbagai jenis jembatan yang sering
digunakan berdasarkan material maupun struktur
penyusunnya. Salah satu yang sering diaplikasikan
adalah jembatan jenis pelengkung atau “Arch
bridge”. Jembatan jenis pelengkung cocok
digunakan untuk bentang yang panjang dan
topografi yang cenderung berlembah karena
jembatan jenis ini dapat mengurangi momen yang
diterimanya.
Akan tetapi, pembangunan struktur jembatan
pelengkung bukanlah sesuatu yang mudah.
Diperlukan perencanaan yang baik dan teliti guna
mendapatkan struktur yang kuat dan stabil.
Perencanaan jembatan mengacu ke berbagai
peraturan seperti Bridge Management System
(BMS) dan RSNI T-02 2005. Perencanaan struktur
jembatan harus memenuhi beberapa kriteria seperti
kekuatan dan stabilitas struktur, kelayanan,
keawetan, kemudahan pelaksanaan, ekonomi serta
estetika (BMS, 1992). Selain kriteria diatas, dalam
perencanaan jembatan juga perlu diperhatikan
tentang kekuatan dan kekakuan selama pelaksanaan
pembangunan jembatan. Hal ini menjadi penting
karena gaya-gaya dalam yang terjadi selama tahapan
pelaksanaan konstruksi dapat
lebih kritis
dibandingkan saat jembatan beroperasi nantinya.
Seiring berjalannya waktu, teknologi dan ilmu
pengetahuan alam juga ikut berkembang. Termasuk
dalam hal metode pelaksanaan konstruksi jembatan
pelengkung.
Jika
secara
sederhana
atau
konvensional pelaksanaan konstruksi jembatan
pelengkung dibantu dengan memasang banyak
perancah di bawah struktur untuk menyangga
struktur yang akan dibangun, namun kini dikenal
metode baru yang dikenal dengan Traveller . Dengan
adanya Traveller ini, maka pembangunan jembatan
pelengkung dapat dilakukan secara bertahap
Pada umumnya, perencanaan untuk struktur,
termasuk jembatan baik itu jembatan gelagar biasa
maupun pelengkung masih dilakukan secara
konvensional. Analisis perencanaan masih dilakukan
dengan memberikan pembebanan secara sekaligus
pada jembatan dengan asumsi bahwa beban akan
bekerja secara simultan pada struktur. Pada
kenyataannya, pembangunan jembatan maupun
struktur lainnya dilakukan secara bertahap untuk
setiap bagiannya, sehingga diperlukan perencanaan
yang bertahap untuk mendapatkan hasil yang
mendekati dengan kenyataan yang ada
Eka (2005) menyatakan bahwa analisis
konstruksi bertahap pada gedung memberikan hasil
momen dan geser yang lebih besar (kritis) untuk
tahap-tahap tertentu dibandingkan dengan analisis
konvensional. Akan tetapi memberikan hasil gaya
normal yang lebih kecil daripada analisis
konvensional. Terkait pembangunan Jembatan
Sangeh, telah dilakukan penelitian sebelumnya.
Dalam penelitian tersebut Sutarja dan Salain (2014)
menyatakan bahwa pelaksanaan proyek dengan
metode baru yaitu pemanfaatan Traveller dan
konstruksi bertahap memberikan keuntungan
pembuatan pelengkung beton menjadi lebih mudah,
akan tetapi penelitian tersebut tidak membahas
mengenai perilaku pelengkung selama pelaksanaan
pembangunan jembatan.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis
perilaku struktur jembatan pelengkung pada setiap
tahapan konstruksi jembatan dengan metode analisis
konstruksi bertahap.
MATERI DAN METODE
Data Jembatan Sangeh
Jembatan Sangeh di Desa Sangeh, Kabupaten
Badung, merupakan jembatan yang dibangun untuk
menghubungkan daerah pariwisata di daerah
Kabupaten Tabanan dan Badung Utara. Jembatan ini
memiliki panjang total 120 meter, dan bentang
tengah sepanjang 80 meter yang didukung dengan
tiga buah pelengkung. Adapun pelengkung yang
digunakan adalah pelengkung jenis True Arch, yaitu
pelengkung berada dibawah lantai kendaraan. Lebar
jembatan adalah 7 m dengan 2 buah trotoar di
kedua sisi jembatan dengan lebar masing-masing
adalah 1 m. Jembatan ini menggunakan campuran
beton dengan kuat tekan beton, yaitu K275 untuk
bangunan atas dan bawah jembatan. Kuat leleh baja,
yaitu U32 untuk tulangan ulir dengan > 12, dan
U24 untuk tulangan polos < 12. Pada bagian
pelengkung diperkuat dengan kabel baja pratekan
5x12x7 centric, dengan pemberian tegangan sebesar
100 MPa pada bagian atas, dan 200 MPa pada
bagian bawah. Semua pelengkung dihubungkan
dengan balok diafragma dengan dimensi 30/80 cm.
Pilar yang digunakan terdiri dari empat jenis pilar
dengan dimensi yang berbeda, yaitu : 60/80, 70/80,
80/100, 90/150 cm. Terdapat lima buah balok
memanjang yang digunakan, dengan dimensi 56/140
cm. Pelengkung yang digunakan berupa pelengkung
nonprismatis dengan dimensi pelengkung yang
digunakan adalah sama untuk ketiga pelengkung,
yaitu 100/200 cm untuk ujung pelengkung atas dan
100/350 cm untuk ujung pelengkung bawah.
Gambar 1. Gambar rencana Jembatan Sangeh
Sumber : Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Bali (2010)
Pembebanan Jembatan
Dalam perencanaan jembatan, pembebanan
yang diberlakukan pada jembatan jalan raya, adalah
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
mengacu pada standar “RSNI T-02-2005
Pembebanan Untuk Jembatan” dan BMS 1992.
Beban Mati
Beban mati dari komponen struktur dan
nonstruktur merupakan beban permanen yang harus
diperhitungkan dalam perencanaan dan analisis.
Komponen struktur terdiri dari seluruh elemen yang
berfungsi sebagai penahan beban bagi jembatan,
seperti balok memanjang, struktur pelengkung, pilar,
dan abutmen. Komponen nonstruktur meliputi
trotoar, parapet, railing, rambu-rambu, iluminator,
dan lain-lain.
Beban Truk “T”
Beban truk atau beban “T” ini terdiri dari
kendaraan truk semi trailler yang mempunyai
susunan dan berat as seperti pada Gambar 3, dimana
berat dari masing-masing as disebarkan menjadi dua
beban merata yang sama besar yang merupakan
bidang kontak antara dua roda truk dengan lantai
kendaraan. Untuk gambar yang lebih jelas, dapat
juga dilihat pada Gambar 2.8 BMS 1992, Bagian 2.
.
Beban Lalu Lintas
Beban lalu lintas yang umum digunakan dalam
perencanaan jembatan adalah beban “D” dan beban
“T”. Beban “D” merupakan beban lajur yang
bekerja pada seluruh lebar lajur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang setara
atau ekivalen dengan iring-iringan kendaraan yang
sebenarnya. Jumlah beban “D” ini sangat tergantung
pada lebar lajur kendaraan itu sendiri.
Beban “T” adalah beban truk yang didefinisikan
sebagai kendaraan berat tiga as yang ditempatkan
pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana.
Tiap as terdiri dari dua bidang kontak pembebanan
yang dimaksudkan sebagai simulasi pengaruh roda
kendaraan berat. Hanya satu truk yang diterapkan
tiap lajur lalu lintas.
Beban Lajur “D”
Beban lajur “D” didefinisikan sebagai beban
yang terdiri dari beban merata yang tersebar
sepanjang lajur kendaraan, dikenal dengan UDL
yang digabungkan dengan beban garis, dikenal
dengan KEL, seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 3. Beban Truk "T"
Sumber : Bridge Management System (1992)
Beban Rem
Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu
lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam arah
memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan
lantai kendaraan. Dengan ditentukan sesuai
persyaratan berikut:
HTB = 250
untuk Lt ≤ 80 m
HTB = 250 + 2,5*(Lt-80) untuk 80 < Lt <
180 m
HTB = 500
untuk Lt > 180 m
Dengan besarnya gaya rem adalah HTB/jumlah
balok girder. Dengan lengan kerja gaya, y = 1,8 +
(tebal lapisan aspal+overlay) + (0,5 . tinggi girder).
Pengaruh Gempa
Gambar 2. Beban Lajur
Sumber : Bridge Management System (1992)
Beban terbagi rata UDL mempunyai intensitas q
kPa dimana besarnya q ini tergantung dari panjang
total (L) yang dibebani sebagai berikut:
L ≤ 30 m, maka q = 8,0 kPa
L 30 m, maka q =
kPa
Sementara untuk beban garis KEL dengan
intensitas p kPa harus ditempatkan tegak lurus dari
arah lalu lintas pada jembatan dan ditetapkan
sebesar 44 kPa.
Untuk beban rencana gempa minimum, dihitung
dengan analisa statik ekivalen, dimana rumus yang
digunakan adalah:
TEQ = Kh . I. WT
dengan
Kh = C. S
Keterangan:
TEQ = gaya geser dasar total dalam arah yang
ditinjau
Kh = koefisien beban gempa horisontal
C
= koefisien geser tanah dasar untuk
daerah, waktu getar alami, dan kondisi
tanah setempat yang sesuai (Gambar 2.14,
BMS 1992, bagian 2)
T
= waktu getar alami (diperoleh saat
analisis Modal di Run analysis pada
SAP2000)
I
= faktor kepentingan (Tabel 2.13, BMS
1992, bagian 2)
S
= faktor tipe bangunan (Tabel 2.14, BMS
1992, bagian 2)
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
WT
= berat total nominal bangunan yang
mempengaruhi percepatan gempa diambil
sebagai beban mati ditambah beban mati
tambahan
Beban Pelaksanaan
Berdasarkan BMS 1992, bagian 2, perencana
jembatan harus memperhitungkan adanya gaya-gaya
yang timbul selama pelaksanaan konstruksi,
stabilitas, dan daya tahan dari bagian-bagian
komponen jembatan. Apabila rencana pelaksanaan
tergantung pada metode pelaksanaan yang akan
digunakan, maka struktur harus mampu menahan
semua beban pelaksanaan secara aman. Adapun
beban pelaksanaan yang dimaksud disini adalah:
Beban yang disebabkan oleh aktivitas
pelaksanaan itu sendiri, dan
Aksi lingkungan yang mungkin timbul
selama waktu pelaksanaan
Faktor Beban dan Kombinasi Beban
Faktor beban dan kombinasi pembebanan yang
digunakan mengacu pada BMS 1992 bagian 2.
Dimana faktor beban dan kombinasi beban yang
akan digunakan seperti yang nampak dalam Tabel 1
dan Tabel 2 berikut:
Tabel 1. Faktor beban pada keadaan batas ultimate
Analisis Konstruksi Bertahap
Konstruksi bertahap merupakan bagian dari
analisis statis nonlinier yang menganalisa struktur
dalam beberapa fase tingkat/ tahap (Analysis
Reference Manual SAP 2000, 2002). Ide dasar dari
analisis ini adalah pada tahap awal, kondisi awal
struktur adalah nol, dalam artian elemen struktur
memiliki gaya-gaya dalam dan lendutan sama
dengan nol. Semua elemen belum terbebani dan
belum terjadi lendutan. Untuk tahapan analisa
selanjutnya, merupakan kelanjutan dari analisis
nonlinier pada tahapan sebelumnya. Maksud dari
pernyataan ini yaitu gaya-gaya dalam dan deformasi
pada tahap sebelumnya diikutsertakan pada analisis
tahap berikutnya.
Masih berdasarkan Analysis Reference Manual
SAP2000, 2002, analisis konstruksi bertahap
merupakan bagian analisis nonlinier khusus yang
memerlukan beberapa kondisi sehingga dapat
diterima
program.
Konstruksi
bertahap
memungkinkan kita sebagai pengguna untuk
menentukan tahapan yang ingin ditambahkan atau
dikurangi dari struktur yang dianalisis, memilih
secara selektif beban yang akan dikerjakan pada
struktur, serta mempertimbangkan perilaku material
struktur terhadap waktu, seperti usia, penyusutan,
dan rangkaknya.
Analisis konstruksi bertahap digolongkan
menjadi analisis nonlinier statik karena dalam
analisisnya struktur yang dianalisis dapat berubah
seiring waktu. Oleh karena itu, analisis konstruksi
bertahap dapat dikerjakan bersamaan dengan
beberapa tahap yang melibatkan analisis nonliniear
lainnya seperti Time History Analysis dan Stiffness
Basis Analysis. Dalam analisis konstruksi bertahap,
hasil analisis pada tahap terakhirlah yang akan
digunakan sebagai acuan.
Metode
Sumber : Bridge Management System (1992)
Tabel 2. Kombinasi pembebanan
Sumber : Bridge Management System (1992)
Model dianalisis dengan analisis konstruksi
bertahap dengan bantuan program SAP2000 v.14.
Selanjutnya, hasil yang diperoleh akan dibandingkan
dengan analisis konvensional. Jadi, dalam penelitian
ini terdapat dua buah model yang identik namun
dibedakan dalam analisis yang dikerjakan.
Analisis konstruksi bertahap yang dikerjakan
mengikuti pelaksanaan pembangunan Jembatan
Sangeh yang sebenarnya. Model dianalisis secara
segmental sesuai dengan kenyataan di lapangan.
Pada pelaksanaan pembangunan pelengkung di
lapangan, terdapat kabel-kabel pembantu yang
digunakan untuk menunjang balok pelengkung
selama pelaksanaan pembangunan. Kabel-kabel ini
juga akan dimodelkan dalam program SAP2000
v.14 dengan menggunakan frame pejal, dengan data
dan dimensi yang sama dengan kabel pratekan yang
terdapat dalam balok pelengkung. Tegangan yang
diberikan juga sama dengan tegangan yang
diberikan pada kabel prategang di dalam balok
pelengkung. Untuk mendapatkan perilaku yang
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
sama dengan kabel, frame akan direlease terhadap
momen. Hal ini untuk mencegah terjadinya
perpanjangan (ekstension) pada frame.
Analisis bertahap yang dikerjakan pada model
mengikuti segmen yang terdapat dalam gambar
rencana. Terdapat sepuluh segmen untuk
pelengkung, dimana pada pengerjaan di lapangan
pelengkung dicor dengan bantuan Traveller setiap 2
meter untuk setiap bagian segmen / section
pelengkung.
Penambahan
segmen/
section
pelengkung dilakukan setelah beton berusia 14 hari.
Mempertimbangkan juga tahapan pelaksanaan di
lapangan, terdapat tiga belas tahapan analisis yang
akan dikerjakan. Sepuluh tahapan analisis mengikuti
segmen/ section pelengkung, dua tahapan analisis
untuk bangunan diatas pelengkung, dan satu tahapan
untuk analisis keseluruhan struktur, seperti yang
ditunjukan dalam Gambar 4. Beban-beban yang
dikerjakan mengikuti atau mengacu pada BMS 1992
dan RSNI T-02-2005
Gambar 6. Model untuk analisis konstruksi
bertahap
Berikut akan disampaikan perbandingan nilai
momen lentur, gaya geser, dan gaya normal untuk
model dengan analisis konstruksi bertahap dan
analisis konvensional. Untuk analisis konstruksi
bertahap, data hasil yang digunakan merupakan hasil
yang diperoleh pada saat tahap ketigabelas, dimana
pada tahap ini, kondisi model adalah menyerupai
kondisi model yang dianalisis secara konvensional.
Tabel 3. Perbandingan momen
Gambar 4. Pembagian segmen/ tahapan analisis
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Sesuai dengan metode penelitian, model yang
berhasil dibuat ada dua, yaitu : sebuah model untuk
analisis konstruksi bertahap dan satu model untuk
analisis konstruksi konvensional. Pembagian model
mengacu pada Gambar 4 untuk pembagian section.
Berikut adalah hasil model yang berhasil dibuat:
Gambar 5. Model untuk analisis konstruksi
bertahap
Ket : M1 = Momen analisis konvensional
M2 = Momen analisis konstruksi bertahap
Tabel 4. Perbandingan gaya geser
Ket : D1 = Gaya geser analisis konvensional
D2 = Gaya geser analisis konstruksi bertahap
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
Tabel 5. Perbandingan gaya normal
bagian pelengkung mengalami tarik pada serat
bagian atasnya (momen negatif) kecuali pada
section 10 (bagian ujung atas pelengkung) yang
mengalami momen positif, seperti yang dapat dilihat
pada grafik berikut:
Ket : N1 = Gaya normal analisis konvensional
N2 = Gaya normal analisis konstruksi bertahap
Tabel 6. Perbandingan tegangan pada serat atas
Gambar 7. Grafik perilaku momen lentur
analisis konstruksi bertahap
Perilaku serupa juga terlihat untuk gaya geser
dan gaya normal yang terjadi pada section
pelengkung yang ditinjau. Perubahan yang terjadi
tidak tetap (linier) namun membentuk semacam pola
seperti pada grafik berikut:
Tabel 7. Perbandingan tegangan pada serat bawah
Gambar 8. Grafik perilaku gaya geser analisis
konstruksi bertahap
Tabel 8. Perbandingan tegangan geser
Pembahasan
Merujuk pada Tabel 3, pola yang dibentuk
untuk setiap section adalah serupa yaitu bergerak
dari besar ke kecil, serta hampir seluruh section/
Gambar 9. Grafik perilaku gaya normal analisis
konstruksi bertahap
Ketika dibandingkan antara analisis konstruksi
bertahap dengan analisis konvensional, hasil yang
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
diperoleh adalah analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil yang lebih kritis daripada analisis
konvensional. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 10,
11, 12, 13, dan 14 berikut:
Gambar 10. Diagram perbandingan momen
Gambar 11. Diagram perbandingan gaya geser
Gambar 12. Diagram perbandingan gaya normal
Gambar 13. Diagram perbandingan tegangan pada
serat atas
Gambar 14. Diagram perbandingan tegangan pada
serat bawah
Dari diagram tersebut diatas, dapat terlihat
bahwa untuk perbandingan momen, hampir seluruh
section memberikan nilai momen yang lebih besar
saat model dianalisis dengan analisis konstruksi
bertahap. Perbedaan terbesar terjadi pada tiga
section terbawah, yangmana analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil sampai 11 kali lebih
besar daripada analisis konvensional. Rata-rata
analisis konstruksi bertahap memberikan hasil
momen lebih besar dengan rasio 3,22 kali dari
analisis konvensional. Gaya geser juga menunjukan
hasil yang serupa, yangmana analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil yang lebih besar
mencapai 2,5 kali pada section 5 daripada analisis
konvensional. Hal ini menunjukan bahwa analisis
konstruksi bertahap memberikan beban yang lebih
besar kepada struktur. Berbeda dengan momen dan
gaya geser, untuk gaya normal, analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil yang lebih kecil namun
konstan jika dibandingkan dengan hasil analisis
konvensional. Rata-rata analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil 0,2 kali dari hasil analisis
konvensional.
Dari hasil perhitungan tegangan, untuk struktur
yang dianalisis dengan analisis konstruksi bertahap
dan analisis konvensional masih berada dibawah
tegangan ijin beton. Berdasarkan hasil tersebut pula,
hasil yang ditunjukan oleh analisis konstruksi
bertahap menunjukan hasil yang lebih konsisten
untuk setiap section dibandingkan hasil yang
ditunjukan oleh analisis konvensional. Jika
dibandingkan dengan analisis konvensional, analisis
konstruksi bertahap memberikan tegangan yang
lebih kecil, rata-rata sekitar 12-15% dari hasil yang
ditunjukan analisis konvensional baik untuk serat
atas maupun serat bawah.
Untuk hasil analisis berupa lendutan diperoleh
dari hasil analisis translasi pada SAP2000. Lendutan
yang dimaksud adalah selisih dari translasi pada
kedua ujung masing-masing section. Untuk analisis
konstruksi bertahap, kondisi yang digunakan adalah
kondisi model pada tahap ketigabelas, dengan beban
yang bekerja adalah sama dengan beban yang
bekerja pada analisis konvensional. Berikut adalah
lendutan yang diperoleh dan disusun dalam tabel.
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
Tabel 9. Lendutan
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa, orang
tua dan teman-teman seperjuangan yang telah
memberikan bantuan, dorongan, bimbingan dan
saran dalam menyelesaikan penulisan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Dari hasil yang ditunjukan dalam tabel tersebut,
analisis konstruksi bertahap memberikan hasil yang
tidak jauh berbeda dengan hasil yang diperoleh jika
struktur dianalisis dengan analisis konvensional.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
ada beberapa hal yang dapat disimpulkan, yaitu
: analisis konstruksi bertahap memberikan nilai
momen lentur yang lebih besar daripada analisis
konvensional, yaitu mencapai rata-rata 3,22 kali
lebih besar, serta momen yang dianalisis dengan
analisis konstruksi bertahap membentuk pola dari
besar ke kecil untuk setiap section seiring
meningkatnya tahapan analisis. Momen maksimum
sendiri dicapai pada tahap ketigabelas analisis.
Serupa dengan momen lentur, gaya geser yang
dihasilkan dari analisis konstruksi bertahap
membentuk pola nonlinier yang terus meningkat
untuk setiap tahapannya. Dibandingkan dengan
analisis konvensional, analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil yang lebih besar untuk beberapa
section dengan rasio rata-rata 2 kali hasil analisis
konvensional.
Gaya normal yang diberikan oleh analisis
konstruksi bertahap lebih kecil, dengan rasio 0,2,
namun hasil ini lebih konstan dibandingkan dengan
analisis konvensional.
Saran
Berdasarkan hasil yang diperoleh, ada baiknya
mempertimbangkan untuk menggunakan analisis
konstruksi bertahap sebagai pertimbangan dalam
menganalisis, karena memberikan hasil yang lebih
sesuai dengan kenyataan di lapangan.
Menilik hasil yang diperoleh, sangat disarankan
untuk mengkombinasikan analisis konstruksi
bertahap dengan analisis konvensional untu
mendapatkan hasil analisis yang terbaik untuk
perencanaan.
Dalam tugas ini, kabel penyangga pelengkung
masih dimodelkan sebagai frame yang berperilaku
sebagai kabel. Untuk hasil yang lebih akurat,
sebaiknya kabel tetap dimodel dengan kabel.
Badan Pusat Litbang PU Departemen Pekerjaan
Umum. 2005. RSNI-T-02-2005.
Badan Pusat Litbang PU Departemen Pekerjaan
Umum. 2002. SNI 03-2847-2002.
Computers and Structures, Inc. 2002. Analysis
Reference SAP2000.
Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal
Bina Marga, Direktorat Bina Program Jalan.
1992.
Peraturan
Perencanaan
Teknik
Jembatan (Bridge Management System),
Bagian 2, Beban Jembatan,
Hadi, B. B. 2004. Pengaruh Kemiringan
Pelengkung Terhadap Kekakuan dan Kekuatan
Struktur Jembatan Pelengkung. (Tugas Akhir
yang tidak dipublikasikan, Jurusan Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana,
2004).
Lin, T. Y. dan Ned H. B. 2000. Desain Struktur
Beton Prategang. Binarupa Aksara, Jakarta.
Nasution, T. 2012. Modul Kuliah Struktur Baja II.
(Modul yang tidak dipublikasikan, Departemen
Teknik Sipil FTSP ITM, 2012).
Schodeck, D.L. 1998. Struktur. Jakarta : PT. Refika
Aditama.
Sukrawa, M., Sugita, N., dan Hadi, B.B. 2007.
Kekakuan Lateral Struktur Pelengkung Tegak
dan Miring pada Pelengkung terikat. Jurnal
Ilmiah Teknik Sipil. Vol.11, hlm.55-65.
Suryantara, I G. P. 2005. Analisis Tahapan
Pelaksanaan Jembatan Pelengkung Bentang
Menerus.
(Tugas
Akhir
yang
tidak
dipublikasikan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Udayana, 2005).
Sutarja, I N. 2011a. Perencanaan Jembatan Tukad
Wos dengan Balok Pelengkung Beton
Bertulang. Seminar Nasional-1 BMPTTSSIKoNTekS 5. Oktober 2011, Universitas
Sumatera Utara, Medan, 2011.
. 2011b. Beton Prategang. Program
Pasca Sarjana Teknik Sipil Universitas
Udayana.
Sutarja, I N. dan Salain, I M. A. K., 2014.
Construction of Reinforced Concrete True
Arch Bridge Beams Yeh Penet River, Bali. The
6th International Conference of Asian
Concrete Federation. September 2014, Seoul,
Korea, 2014.
PERILAKU LENTUR, GESER, DAN NORMAL BALOK PELENGKUNG
DENGAN ANALISIS KONSTRUKSI BERTAHAP (STUDI KASUS :
JEMBATAN SANGEH)
I Wayan Krisna Mila Wijaya1, I Nyoman Sutarja2, I. B. Rai Widiarsa3
e-mail: [email protected]
Abstrak : Pembangunan jembatan pelengkung secara konvensional dianggap sangat sulit, terlebih jika
jembatan pelengkung dibangun diatas jurang yang dalam atau sungai yang deras. Dalam
perkembangan teknologi, pihak pekerja mulai menggunakan Traveller dan metode pelaksanaan
pembangunan bertahap dalam pengerjaannya. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki tentang
perilaku pelengkung selama pelaksanaan dengan metode pelaksanaan bertahap. Data-data yang
digunakan berdasarkan pada data perencanaan pembangunan Jembatan Sangeh di Desa Sangeh.
Analisis dilakukan dengan menggunakan analisis segmental untuk pelengkung. Perilaku yang diteliti
dibatasi hanya pada perilaku struktur berupa momen, gaya geser, dan gaya normal pada pelengkung
jembatan. Model selanjutnya dianalisis dengan nonliniear staged construction analysis. Hasil yang
diperoleh digambarkan dalam grafik untuk melihat perubahan gaya dalam yang terjadi sehingga dapat
ditentukan kapan tahapan kritis dalam analisis. Hasil analisis konstruksi bertahap menunjukan gayagaya dalam membentuk pola tertentu yang terus meningkat secara non linier pada setiap tahapan
pengerjaan. Hal ini berbeda dengan model ketika dianalisis dengan analisis konvensional yang
umumnya membentuk pola yang acak. Jika dibandingkan, analisis konstruksi bertahap memberikan
hasil momen yang lebih besar dengan rasio rata-rata 3 kali lebih besar daripada hasil yang ditunjukan
analisis konvensional pada section yang sama. Begitu pula dengan gaya geser yang memberikan hasil
lebih besar dengan rasio rata rata 2 kali analisis konvensional. Berbeda halnya dengan gaya normal
yang lebih kecil atau sekitar 0,2 kali hasil analisis konvensional. Tegangan yang terjadi untuk kedua
analisis masih dibawah tegangan ijin, yaitu 16 Mpa dengan lendutan rata-rata sebesar 32,51 mm.
Kata kunci : Analisis konstruksi bertahap, Analisis konvensional, Momen, Gaya geser, Gaya
normal, Tegangan, Lendutan
FLEXURAL, SHEAR, AND AXIAL BEHAVIOR OF AN ARCH BEAM WITH
STAGED ANALYSIS (STUDY CASE : SANGEH BRIDGE)
Abstract : The construction of an arch bridges in conventional ways are known very complicated,
especially when the bridges are built over a deep valley or a rushing river. Along with technology
development, nowadays the contractor start using Traveller and staged construction to build the
bridges. This study aims to find out the behaviors of an arch beam during construction with staged
construction. The data that used in this study is based on the planning data of Sangeh Bridge at
Sangeh Village. The arch beam was analyzed with segmental analysis. The behaviors were confined
to flexural, shear, and axial behavior of the arch beam. The model then analyzed by non linear staged
construction analysis. The results depicted in the chart to see the changes that occur in the force so
that it can be determined which step became the critical stage in the analysis. The result of staged
construction analysis showed that the internal forces generated a particular pattern that continues to
increase in non-linear at every stage of construction. This pattern was different from the model when
analyzed by conventional analysis where generally generated a random pattern. In comparison, staged
construction analysis resulted greater moments than conventional analysis with an average ratio of 3
times greater results at the same section. Similarly, the shear force that provides greater results with
an average ratio of 2 times the conventional analysis. Different from moment and shear results,
normal force give smaller results, i.e about 0.2 times the conventional analysis. The tension that
occured in both analysis were still below the allowable stress, which is 16 MPa with an average
deflection of 32.51 mm.
Keywords : Staged construction analysis , the conventional analysis , moment , shear force , normal
force , Tension , Deflection
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
PENDAHULUAN
Terdapat berbagai jenis jembatan yang sering
digunakan berdasarkan material maupun struktur
penyusunnya. Salah satu yang sering diaplikasikan
adalah jembatan jenis pelengkung atau “Arch
bridge”. Jembatan jenis pelengkung cocok
digunakan untuk bentang yang panjang dan
topografi yang cenderung berlembah karena
jembatan jenis ini dapat mengurangi momen yang
diterimanya.
Akan tetapi, pembangunan struktur jembatan
pelengkung bukanlah sesuatu yang mudah.
Diperlukan perencanaan yang baik dan teliti guna
mendapatkan struktur yang kuat dan stabil.
Perencanaan jembatan mengacu ke berbagai
peraturan seperti Bridge Management System
(BMS) dan RSNI T-02 2005. Perencanaan struktur
jembatan harus memenuhi beberapa kriteria seperti
kekuatan dan stabilitas struktur, kelayanan,
keawetan, kemudahan pelaksanaan, ekonomi serta
estetika (BMS, 1992). Selain kriteria diatas, dalam
perencanaan jembatan juga perlu diperhatikan
tentang kekuatan dan kekakuan selama pelaksanaan
pembangunan jembatan. Hal ini menjadi penting
karena gaya-gaya dalam yang terjadi selama tahapan
pelaksanaan konstruksi dapat
lebih kritis
dibandingkan saat jembatan beroperasi nantinya.
Seiring berjalannya waktu, teknologi dan ilmu
pengetahuan alam juga ikut berkembang. Termasuk
dalam hal metode pelaksanaan konstruksi jembatan
pelengkung.
Jika
secara
sederhana
atau
konvensional pelaksanaan konstruksi jembatan
pelengkung dibantu dengan memasang banyak
perancah di bawah struktur untuk menyangga
struktur yang akan dibangun, namun kini dikenal
metode baru yang dikenal dengan Traveller . Dengan
adanya Traveller ini, maka pembangunan jembatan
pelengkung dapat dilakukan secara bertahap
Pada umumnya, perencanaan untuk struktur,
termasuk jembatan baik itu jembatan gelagar biasa
maupun pelengkung masih dilakukan secara
konvensional. Analisis perencanaan masih dilakukan
dengan memberikan pembebanan secara sekaligus
pada jembatan dengan asumsi bahwa beban akan
bekerja secara simultan pada struktur. Pada
kenyataannya, pembangunan jembatan maupun
struktur lainnya dilakukan secara bertahap untuk
setiap bagiannya, sehingga diperlukan perencanaan
yang bertahap untuk mendapatkan hasil yang
mendekati dengan kenyataan yang ada
Eka (2005) menyatakan bahwa analisis
konstruksi bertahap pada gedung memberikan hasil
momen dan geser yang lebih besar (kritis) untuk
tahap-tahap tertentu dibandingkan dengan analisis
konvensional. Akan tetapi memberikan hasil gaya
normal yang lebih kecil daripada analisis
konvensional. Terkait pembangunan Jembatan
Sangeh, telah dilakukan penelitian sebelumnya.
Dalam penelitian tersebut Sutarja dan Salain (2014)
menyatakan bahwa pelaksanaan proyek dengan
metode baru yaitu pemanfaatan Traveller dan
konstruksi bertahap memberikan keuntungan
pembuatan pelengkung beton menjadi lebih mudah,
akan tetapi penelitian tersebut tidak membahas
mengenai perilaku pelengkung selama pelaksanaan
pembangunan jembatan.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis
perilaku struktur jembatan pelengkung pada setiap
tahapan konstruksi jembatan dengan metode analisis
konstruksi bertahap.
MATERI DAN METODE
Data Jembatan Sangeh
Jembatan Sangeh di Desa Sangeh, Kabupaten
Badung, merupakan jembatan yang dibangun untuk
menghubungkan daerah pariwisata di daerah
Kabupaten Tabanan dan Badung Utara. Jembatan ini
memiliki panjang total 120 meter, dan bentang
tengah sepanjang 80 meter yang didukung dengan
tiga buah pelengkung. Adapun pelengkung yang
digunakan adalah pelengkung jenis True Arch, yaitu
pelengkung berada dibawah lantai kendaraan. Lebar
jembatan adalah 7 m dengan 2 buah trotoar di
kedua sisi jembatan dengan lebar masing-masing
adalah 1 m. Jembatan ini menggunakan campuran
beton dengan kuat tekan beton, yaitu K275 untuk
bangunan atas dan bawah jembatan. Kuat leleh baja,
yaitu U32 untuk tulangan ulir dengan > 12, dan
U24 untuk tulangan polos < 12. Pada bagian
pelengkung diperkuat dengan kabel baja pratekan
5x12x7 centric, dengan pemberian tegangan sebesar
100 MPa pada bagian atas, dan 200 MPa pada
bagian bawah. Semua pelengkung dihubungkan
dengan balok diafragma dengan dimensi 30/80 cm.
Pilar yang digunakan terdiri dari empat jenis pilar
dengan dimensi yang berbeda, yaitu : 60/80, 70/80,
80/100, 90/150 cm. Terdapat lima buah balok
memanjang yang digunakan, dengan dimensi 56/140
cm. Pelengkung yang digunakan berupa pelengkung
nonprismatis dengan dimensi pelengkung yang
digunakan adalah sama untuk ketiga pelengkung,
yaitu 100/200 cm untuk ujung pelengkung atas dan
100/350 cm untuk ujung pelengkung bawah.
Gambar 1. Gambar rencana Jembatan Sangeh
Sumber : Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Bali (2010)
Pembebanan Jembatan
Dalam perencanaan jembatan, pembebanan
yang diberlakukan pada jembatan jalan raya, adalah
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
mengacu pada standar “RSNI T-02-2005
Pembebanan Untuk Jembatan” dan BMS 1992.
Beban Mati
Beban mati dari komponen struktur dan
nonstruktur merupakan beban permanen yang harus
diperhitungkan dalam perencanaan dan analisis.
Komponen struktur terdiri dari seluruh elemen yang
berfungsi sebagai penahan beban bagi jembatan,
seperti balok memanjang, struktur pelengkung, pilar,
dan abutmen. Komponen nonstruktur meliputi
trotoar, parapet, railing, rambu-rambu, iluminator,
dan lain-lain.
Beban Truk “T”
Beban truk atau beban “T” ini terdiri dari
kendaraan truk semi trailler yang mempunyai
susunan dan berat as seperti pada Gambar 3, dimana
berat dari masing-masing as disebarkan menjadi dua
beban merata yang sama besar yang merupakan
bidang kontak antara dua roda truk dengan lantai
kendaraan. Untuk gambar yang lebih jelas, dapat
juga dilihat pada Gambar 2.8 BMS 1992, Bagian 2.
.
Beban Lalu Lintas
Beban lalu lintas yang umum digunakan dalam
perencanaan jembatan adalah beban “D” dan beban
“T”. Beban “D” merupakan beban lajur yang
bekerja pada seluruh lebar lajur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang setara
atau ekivalen dengan iring-iringan kendaraan yang
sebenarnya. Jumlah beban “D” ini sangat tergantung
pada lebar lajur kendaraan itu sendiri.
Beban “T” adalah beban truk yang didefinisikan
sebagai kendaraan berat tiga as yang ditempatkan
pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana.
Tiap as terdiri dari dua bidang kontak pembebanan
yang dimaksudkan sebagai simulasi pengaruh roda
kendaraan berat. Hanya satu truk yang diterapkan
tiap lajur lalu lintas.
Beban Lajur “D”
Beban lajur “D” didefinisikan sebagai beban
yang terdiri dari beban merata yang tersebar
sepanjang lajur kendaraan, dikenal dengan UDL
yang digabungkan dengan beban garis, dikenal
dengan KEL, seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 3. Beban Truk "T"
Sumber : Bridge Management System (1992)
Beban Rem
Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu
lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam arah
memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan
lantai kendaraan. Dengan ditentukan sesuai
persyaratan berikut:
HTB = 250
untuk Lt ≤ 80 m
HTB = 250 + 2,5*(Lt-80) untuk 80 < Lt <
180 m
HTB = 500
untuk Lt > 180 m
Dengan besarnya gaya rem adalah HTB/jumlah
balok girder. Dengan lengan kerja gaya, y = 1,8 +
(tebal lapisan aspal+overlay) + (0,5 . tinggi girder).
Pengaruh Gempa
Gambar 2. Beban Lajur
Sumber : Bridge Management System (1992)
Beban terbagi rata UDL mempunyai intensitas q
kPa dimana besarnya q ini tergantung dari panjang
total (L) yang dibebani sebagai berikut:
L ≤ 30 m, maka q = 8,0 kPa
L 30 m, maka q =
kPa
Sementara untuk beban garis KEL dengan
intensitas p kPa harus ditempatkan tegak lurus dari
arah lalu lintas pada jembatan dan ditetapkan
sebesar 44 kPa.
Untuk beban rencana gempa minimum, dihitung
dengan analisa statik ekivalen, dimana rumus yang
digunakan adalah:
TEQ = Kh . I. WT
dengan
Kh = C. S
Keterangan:
TEQ = gaya geser dasar total dalam arah yang
ditinjau
Kh = koefisien beban gempa horisontal
C
= koefisien geser tanah dasar untuk
daerah, waktu getar alami, dan kondisi
tanah setempat yang sesuai (Gambar 2.14,
BMS 1992, bagian 2)
T
= waktu getar alami (diperoleh saat
analisis Modal di Run analysis pada
SAP2000)
I
= faktor kepentingan (Tabel 2.13, BMS
1992, bagian 2)
S
= faktor tipe bangunan (Tabel 2.14, BMS
1992, bagian 2)
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
WT
= berat total nominal bangunan yang
mempengaruhi percepatan gempa diambil
sebagai beban mati ditambah beban mati
tambahan
Beban Pelaksanaan
Berdasarkan BMS 1992, bagian 2, perencana
jembatan harus memperhitungkan adanya gaya-gaya
yang timbul selama pelaksanaan konstruksi,
stabilitas, dan daya tahan dari bagian-bagian
komponen jembatan. Apabila rencana pelaksanaan
tergantung pada metode pelaksanaan yang akan
digunakan, maka struktur harus mampu menahan
semua beban pelaksanaan secara aman. Adapun
beban pelaksanaan yang dimaksud disini adalah:
Beban yang disebabkan oleh aktivitas
pelaksanaan itu sendiri, dan
Aksi lingkungan yang mungkin timbul
selama waktu pelaksanaan
Faktor Beban dan Kombinasi Beban
Faktor beban dan kombinasi pembebanan yang
digunakan mengacu pada BMS 1992 bagian 2.
Dimana faktor beban dan kombinasi beban yang
akan digunakan seperti yang nampak dalam Tabel 1
dan Tabel 2 berikut:
Tabel 1. Faktor beban pada keadaan batas ultimate
Analisis Konstruksi Bertahap
Konstruksi bertahap merupakan bagian dari
analisis statis nonlinier yang menganalisa struktur
dalam beberapa fase tingkat/ tahap (Analysis
Reference Manual SAP 2000, 2002). Ide dasar dari
analisis ini adalah pada tahap awal, kondisi awal
struktur adalah nol, dalam artian elemen struktur
memiliki gaya-gaya dalam dan lendutan sama
dengan nol. Semua elemen belum terbebani dan
belum terjadi lendutan. Untuk tahapan analisa
selanjutnya, merupakan kelanjutan dari analisis
nonlinier pada tahapan sebelumnya. Maksud dari
pernyataan ini yaitu gaya-gaya dalam dan deformasi
pada tahap sebelumnya diikutsertakan pada analisis
tahap berikutnya.
Masih berdasarkan Analysis Reference Manual
SAP2000, 2002, analisis konstruksi bertahap
merupakan bagian analisis nonlinier khusus yang
memerlukan beberapa kondisi sehingga dapat
diterima
program.
Konstruksi
bertahap
memungkinkan kita sebagai pengguna untuk
menentukan tahapan yang ingin ditambahkan atau
dikurangi dari struktur yang dianalisis, memilih
secara selektif beban yang akan dikerjakan pada
struktur, serta mempertimbangkan perilaku material
struktur terhadap waktu, seperti usia, penyusutan,
dan rangkaknya.
Analisis konstruksi bertahap digolongkan
menjadi analisis nonlinier statik karena dalam
analisisnya struktur yang dianalisis dapat berubah
seiring waktu. Oleh karena itu, analisis konstruksi
bertahap dapat dikerjakan bersamaan dengan
beberapa tahap yang melibatkan analisis nonliniear
lainnya seperti Time History Analysis dan Stiffness
Basis Analysis. Dalam analisis konstruksi bertahap,
hasil analisis pada tahap terakhirlah yang akan
digunakan sebagai acuan.
Metode
Sumber : Bridge Management System (1992)
Tabel 2. Kombinasi pembebanan
Sumber : Bridge Management System (1992)
Model dianalisis dengan analisis konstruksi
bertahap dengan bantuan program SAP2000 v.14.
Selanjutnya, hasil yang diperoleh akan dibandingkan
dengan analisis konvensional. Jadi, dalam penelitian
ini terdapat dua buah model yang identik namun
dibedakan dalam analisis yang dikerjakan.
Analisis konstruksi bertahap yang dikerjakan
mengikuti pelaksanaan pembangunan Jembatan
Sangeh yang sebenarnya. Model dianalisis secara
segmental sesuai dengan kenyataan di lapangan.
Pada pelaksanaan pembangunan pelengkung di
lapangan, terdapat kabel-kabel pembantu yang
digunakan untuk menunjang balok pelengkung
selama pelaksanaan pembangunan. Kabel-kabel ini
juga akan dimodelkan dalam program SAP2000
v.14 dengan menggunakan frame pejal, dengan data
dan dimensi yang sama dengan kabel pratekan yang
terdapat dalam balok pelengkung. Tegangan yang
diberikan juga sama dengan tegangan yang
diberikan pada kabel prategang di dalam balok
pelengkung. Untuk mendapatkan perilaku yang
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
sama dengan kabel, frame akan direlease terhadap
momen. Hal ini untuk mencegah terjadinya
perpanjangan (ekstension) pada frame.
Analisis bertahap yang dikerjakan pada model
mengikuti segmen yang terdapat dalam gambar
rencana. Terdapat sepuluh segmen untuk
pelengkung, dimana pada pengerjaan di lapangan
pelengkung dicor dengan bantuan Traveller setiap 2
meter untuk setiap bagian segmen / section
pelengkung.
Penambahan
segmen/
section
pelengkung dilakukan setelah beton berusia 14 hari.
Mempertimbangkan juga tahapan pelaksanaan di
lapangan, terdapat tiga belas tahapan analisis yang
akan dikerjakan. Sepuluh tahapan analisis mengikuti
segmen/ section pelengkung, dua tahapan analisis
untuk bangunan diatas pelengkung, dan satu tahapan
untuk analisis keseluruhan struktur, seperti yang
ditunjukan dalam Gambar 4. Beban-beban yang
dikerjakan mengikuti atau mengacu pada BMS 1992
dan RSNI T-02-2005
Gambar 6. Model untuk analisis konstruksi
bertahap
Berikut akan disampaikan perbandingan nilai
momen lentur, gaya geser, dan gaya normal untuk
model dengan analisis konstruksi bertahap dan
analisis konvensional. Untuk analisis konstruksi
bertahap, data hasil yang digunakan merupakan hasil
yang diperoleh pada saat tahap ketigabelas, dimana
pada tahap ini, kondisi model adalah menyerupai
kondisi model yang dianalisis secara konvensional.
Tabel 3. Perbandingan momen
Gambar 4. Pembagian segmen/ tahapan analisis
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Sesuai dengan metode penelitian, model yang
berhasil dibuat ada dua, yaitu : sebuah model untuk
analisis konstruksi bertahap dan satu model untuk
analisis konstruksi konvensional. Pembagian model
mengacu pada Gambar 4 untuk pembagian section.
Berikut adalah hasil model yang berhasil dibuat:
Gambar 5. Model untuk analisis konstruksi
bertahap
Ket : M1 = Momen analisis konvensional
M2 = Momen analisis konstruksi bertahap
Tabel 4. Perbandingan gaya geser
Ket : D1 = Gaya geser analisis konvensional
D2 = Gaya geser analisis konstruksi bertahap
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
Tabel 5. Perbandingan gaya normal
bagian pelengkung mengalami tarik pada serat
bagian atasnya (momen negatif) kecuali pada
section 10 (bagian ujung atas pelengkung) yang
mengalami momen positif, seperti yang dapat dilihat
pada grafik berikut:
Ket : N1 = Gaya normal analisis konvensional
N2 = Gaya normal analisis konstruksi bertahap
Tabel 6. Perbandingan tegangan pada serat atas
Gambar 7. Grafik perilaku momen lentur
analisis konstruksi bertahap
Perilaku serupa juga terlihat untuk gaya geser
dan gaya normal yang terjadi pada section
pelengkung yang ditinjau. Perubahan yang terjadi
tidak tetap (linier) namun membentuk semacam pola
seperti pada grafik berikut:
Tabel 7. Perbandingan tegangan pada serat bawah
Gambar 8. Grafik perilaku gaya geser analisis
konstruksi bertahap
Tabel 8. Perbandingan tegangan geser
Pembahasan
Merujuk pada Tabel 3, pola yang dibentuk
untuk setiap section adalah serupa yaitu bergerak
dari besar ke kecil, serta hampir seluruh section/
Gambar 9. Grafik perilaku gaya normal analisis
konstruksi bertahap
Ketika dibandingkan antara analisis konstruksi
bertahap dengan analisis konvensional, hasil yang
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
diperoleh adalah analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil yang lebih kritis daripada analisis
konvensional. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 10,
11, 12, 13, dan 14 berikut:
Gambar 10. Diagram perbandingan momen
Gambar 11. Diagram perbandingan gaya geser
Gambar 12. Diagram perbandingan gaya normal
Gambar 13. Diagram perbandingan tegangan pada
serat atas
Gambar 14. Diagram perbandingan tegangan pada
serat bawah
Dari diagram tersebut diatas, dapat terlihat
bahwa untuk perbandingan momen, hampir seluruh
section memberikan nilai momen yang lebih besar
saat model dianalisis dengan analisis konstruksi
bertahap. Perbedaan terbesar terjadi pada tiga
section terbawah, yangmana analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil sampai 11 kali lebih
besar daripada analisis konvensional. Rata-rata
analisis konstruksi bertahap memberikan hasil
momen lebih besar dengan rasio 3,22 kali dari
analisis konvensional. Gaya geser juga menunjukan
hasil yang serupa, yangmana analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil yang lebih besar
mencapai 2,5 kali pada section 5 daripada analisis
konvensional. Hal ini menunjukan bahwa analisis
konstruksi bertahap memberikan beban yang lebih
besar kepada struktur. Berbeda dengan momen dan
gaya geser, untuk gaya normal, analisis konstruksi
bertahap memberikan hasil yang lebih kecil namun
konstan jika dibandingkan dengan hasil analisis
konvensional. Rata-rata analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil 0,2 kali dari hasil analisis
konvensional.
Dari hasil perhitungan tegangan, untuk struktur
yang dianalisis dengan analisis konstruksi bertahap
dan analisis konvensional masih berada dibawah
tegangan ijin beton. Berdasarkan hasil tersebut pula,
hasil yang ditunjukan oleh analisis konstruksi
bertahap menunjukan hasil yang lebih konsisten
untuk setiap section dibandingkan hasil yang
ditunjukan oleh analisis konvensional. Jika
dibandingkan dengan analisis konvensional, analisis
konstruksi bertahap memberikan tegangan yang
lebih kecil, rata-rata sekitar 12-15% dari hasil yang
ditunjukan analisis konvensional baik untuk serat
atas maupun serat bawah.
Untuk hasil analisis berupa lendutan diperoleh
dari hasil analisis translasi pada SAP2000. Lendutan
yang dimaksud adalah selisih dari translasi pada
kedua ujung masing-masing section. Untuk analisis
konstruksi bertahap, kondisi yang digunakan adalah
kondisi model pada tahap ketigabelas, dengan beban
yang bekerja adalah sama dengan beban yang
bekerja pada analisis konvensional. Berikut adalah
lendutan yang diperoleh dan disusun dalam tabel.
Perilaku Lentur, Geser, dan Normal Balok Pelengkung ...................................................... (Wijaya, Sutarja, dan Widiarsa)
Tabel 9. Lendutan
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa, orang
tua dan teman-teman seperjuangan yang telah
memberikan bantuan, dorongan, bimbingan dan
saran dalam menyelesaikan penulisan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Dari hasil yang ditunjukan dalam tabel tersebut,
analisis konstruksi bertahap memberikan hasil yang
tidak jauh berbeda dengan hasil yang diperoleh jika
struktur dianalisis dengan analisis konvensional.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
ada beberapa hal yang dapat disimpulkan, yaitu
: analisis konstruksi bertahap memberikan nilai
momen lentur yang lebih besar daripada analisis
konvensional, yaitu mencapai rata-rata 3,22 kali
lebih besar, serta momen yang dianalisis dengan
analisis konstruksi bertahap membentuk pola dari
besar ke kecil untuk setiap section seiring
meningkatnya tahapan analisis. Momen maksimum
sendiri dicapai pada tahap ketigabelas analisis.
Serupa dengan momen lentur, gaya geser yang
dihasilkan dari analisis konstruksi bertahap
membentuk pola nonlinier yang terus meningkat
untuk setiap tahapannya. Dibandingkan dengan
analisis konvensional, analisis konstruksi bertahap
memberikan hasil yang lebih besar untuk beberapa
section dengan rasio rata-rata 2 kali hasil analisis
konvensional.
Gaya normal yang diberikan oleh analisis
konstruksi bertahap lebih kecil, dengan rasio 0,2,
namun hasil ini lebih konstan dibandingkan dengan
analisis konvensional.
Saran
Berdasarkan hasil yang diperoleh, ada baiknya
mempertimbangkan untuk menggunakan analisis
konstruksi bertahap sebagai pertimbangan dalam
menganalisis, karena memberikan hasil yang lebih
sesuai dengan kenyataan di lapangan.
Menilik hasil yang diperoleh, sangat disarankan
untuk mengkombinasikan analisis konstruksi
bertahap dengan analisis konvensional untu
mendapatkan hasil analisis yang terbaik untuk
perencanaan.
Dalam tugas ini, kabel penyangga pelengkung
masih dimodelkan sebagai frame yang berperilaku
sebagai kabel. Untuk hasil yang lebih akurat,
sebaiknya kabel tetap dimodel dengan kabel.
Badan Pusat Litbang PU Departemen Pekerjaan
Umum. 2005. RSNI-T-02-2005.
Badan Pusat Litbang PU Departemen Pekerjaan
Umum. 2002. SNI 03-2847-2002.
Computers and Structures, Inc. 2002. Analysis
Reference SAP2000.
Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal
Bina Marga, Direktorat Bina Program Jalan.
1992.
Peraturan
Perencanaan
Teknik
Jembatan (Bridge Management System),
Bagian 2, Beban Jembatan,
Hadi, B. B. 2004. Pengaruh Kemiringan
Pelengkung Terhadap Kekakuan dan Kekuatan
Struktur Jembatan Pelengkung. (Tugas Akhir
yang tidak dipublikasikan, Jurusan Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana,
2004).
Lin, T. Y. dan Ned H. B. 2000. Desain Struktur
Beton Prategang. Binarupa Aksara, Jakarta.
Nasution, T. 2012. Modul Kuliah Struktur Baja II.
(Modul yang tidak dipublikasikan, Departemen
Teknik Sipil FTSP ITM, 2012).
Schodeck, D.L. 1998. Struktur. Jakarta : PT. Refika
Aditama.
Sukrawa, M., Sugita, N., dan Hadi, B.B. 2007.
Kekakuan Lateral Struktur Pelengkung Tegak
dan Miring pada Pelengkung terikat. Jurnal
Ilmiah Teknik Sipil. Vol.11, hlm.55-65.
Suryantara, I G. P. 2005. Analisis Tahapan
Pelaksanaan Jembatan Pelengkung Bentang
Menerus.
(Tugas
Akhir
yang
tidak
dipublikasikan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Udayana, 2005).
Sutarja, I N. 2011a. Perencanaan Jembatan Tukad
Wos dengan Balok Pelengkung Beton
Bertulang. Seminar Nasional-1 BMPTTSSIKoNTekS 5. Oktober 2011, Universitas
Sumatera Utara, Medan, 2011.
. 2011b. Beton Prategang. Program
Pasca Sarjana Teknik Sipil Universitas
Udayana.
Sutarja, I N. dan Salain, I M. A. K., 2014.
Construction of Reinforced Concrete True
Arch Bridge Beams Yeh Penet River, Bali. The
6th International Conference of Asian
Concrete Federation. September 2014, Seoul,
Korea, 2014.