201608 Seminar Jembatan CMP Sosialisasi SNI 1726 2012 25 01 Perencanaan Struktur Baja Bergelombang utk Lintas Atas Penanganan Longsoran Lereng Jln

STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

1. PERKEMBANGAN DAN APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
2. KARAKTERISTIK STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

3. PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK BIDANG
JALAN DAN JEMBATAN

4. PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

PERKEMBANGAN & APLIKASI
STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
(Corrugates Steel Structure /CSS)
STRUKTUR BAJA
BERGELOMBANG
(CSS)

Struktur plat baja yang
kekakuan/kekerasannya

diperkuat oleh bentuk
bergelombang

Modulus plastisnya dapat
meningkat 10 hingga 50 kali
(Rhee, 2014)

PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
(Corrugates Steel Structure /CSS)

1896
1931

Ditemukan & telah dipatenkan
James H. Watson

struktur plat pipa bergelombang
besar telah dikembangkan &
berhasil dirakit di lokasi proyek
Diameter 8 18m dapat dibuat

Seiring dengan berkembangnya lebar
diameter & panjang CSS yang dapat
diproduksi dari tahun ke tahun,
penggunaannya meluas tidak hanya
berfungsi sebagai saluran air atau
fasilitas drainase saja

PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
(Corrugates Steel Structure /CSS)

Proses dari Material Struktur Baja Bergelombang

Bahan Dasar menggunakan flat steel plate, SS400,
SS490, SS540, dan SS590

Sumber: Posco & Pyungsan(2016)

PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
(Corrugates Steel Structure /CSS)

Tipe Struktur Baja Bergelombang yang Telah Berkembang Hingga Saat Ini
Tipe
Standard
Deep
Exscor

Ketebalan (mm)
3.2~7.0
3.4~8.0
3.4~9.0

Pitch (p)
150mm
381mm
500mm

Sumber: Posco & Pyungsan (2016)

Depth (d)

50mm
140mm
237mm

Max. Span
9m
27m
35m

Max. Lane Span
6m
24m
32m

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Terowongan Jalan

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

Jembatan

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Jembatan Untuk Sungai

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Bangunan

Jalan & Perlintasan Kereta Api

Sumber: Chris Lawson, 2005

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Penanganan Longsoran

Ruang Terbuka Hijau

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG DI INDONESIA
Terbatas hanya
untuk bentang
hingga 9m

Jalan lintas atas jalan lingkar Tasikmalaya

Jalan lintas atas Sta. 3+152 MricanKedung Mundu, Jangu-Kaligawe

Jalan lintas bawah Sta. 3+660 Jatingaleh-Krapyak, Kejung
Batu-Panjangan dan Sta. 5+275

PERMASALAHAN KEMACETAN DI PERSIMPANGAN SEBIDANG
1.

2.

Permasalahan di daerah perkotaan:
 Volume lalu lintas tinggi
 Persimpangan sebidang
 Keterbatasan lahan dan masalah
pembebasan lahan
 Perlintasan kereta api
 Ruang terbuka hijau terbatas

Permasalahan di daerah antar kota:

Perlintasan Kereta Api

 Topografi perbukitan mengakibatkan
banyaknya galian tebing tinggi dan

pembangunan jalan mengikuti topografi
perbukitan (masalah longsoran dan
keterbatasan lebar badan jalan)
 Perlintasan kereta api
Persimpangan Sebidang

KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS
Mengatasi permasalahan kemacetan pada daerah
persimpangan sebidang di daerah perkotaan

LINTAS ATAS
PADA
SIMPANG
SEBIDANG

LINTAS ATAS
PADA
PERLINTASAN

KERETA API

Tipikal Konflik pada Persimpangan Sebidang di Daerah Perkotaan

PROTEKSI
UNTUK
LONGSORAN
LERENG
JALAN

Tipikal Penanganan dengan Jalan Lintas Atas

KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS

Konsep aplikasi CSS
sebagai JALAN LINTAS

KONVERSI MODEL

JEMBATAN KE MODEL
CSS

KONVERSI MODEL ini
menghemat lebar
bentang, penggunaan
beton & kebutuhan
kedalaman fondasi

KARAKTERISTIK
STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Profil CSS biasanya
digambarkan oleh pitch,
kedalaman (depth) & radius

Profil Gelombang Struktur Baja (AISI, 1984)

TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Jenis-jenis Profil Struktur Baja Bergelombang (NCSPA, 2008)

SIFAT-SIFAT STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Gaya-gaya yang Bekerja pada Struktur Baja Bergelombang

Deformasi ke atas 
Tekanan tanah aktif

CSS merupakan struktur
fleksibel yang kekuatan
fungsinya bergantung
pada interaksi tanahstruktur

Pembebanan ke atas 
Tekanan tanah pasif

Faktor yang mempengaruhi
interaksi tanah-CSS
parameter struktural
(profil, ukuran dan
kekakuan)
metode konstruksi
jenis material timbunan &
proses penimbunannya
pembebanan eksternal

Momen mencegah 
Dorongan hanya pada struktur

Interaksi tanah-struktur
dipastikan oleh:

kedalaman lapisan penutup
(overburden). Kedalaman
penutup minimal harus
ditaati.
proses pemadatan tanah
yang tepat selama
konstruksi.

MEKANISME KEGAGALAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
KOROSI

KEGAGALAN
KEKUATAN

Di atmosfer, korosi
dapat diprediksi
berdasarkan
kelembaban relatif,
tingkat polusi & suhu.

> tekanan kompresi
dinding ijin terlampaui
karena gaya tekan
yang dihasilkan dari
kombinasi beban
desain

Di dalam tanah korosi
tergantung pada
variabel lokal, seperti
kimia tanah dan
kandungan air/kualitas
tanah

Kegagalan tekuk:

Uji untuk korosivitas:
> Kondisi pH

> Resistivitas/tahanan

> Pengukuran
konsentrasi ion klorida
& sulfat pada material
timbunan

Tingkat Korosif

Kondisi normal
Agak korosif
Korosif

5,8 8

Resistivitas
(ohm-cm)
> 2000

5,0 5,8

1500 - 2000

efek gabungan yang
berlebihan dari gaya
tekan kompresi &
momen tekuk, yang
mengakibatkan
terbentuknya plastic
hinge
Kegagalan sambungan
(connection):

> hal ini dapat terjadi
pada sambungan baut
memanjang

KEGAGALAN
KONSTRUKSI

Tekanan tanah lateral
yang tinggi yang bekerja
pada CSS saat
penimbunan bertahap
yang mengarah pada
pembentukan plastic
hinge terutama pada
bagian mahkota
Pada kondisi lapisan
penutup tipis, efek
beban kendaraan yang
lebih besar
dibandingkan dari
tekanan pemadatan
selama penimbunan

KONSEP DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Secara garis besar terdapat 3 metode desain untuk struktur baja bergelombang,
yaitu (Austroads, 2011):
Metode Kompresi Cincin
(ring compression)

Metode Kondisi Batas
(limit state method)

Metode ini mengasumsikan
kompresi melingkar dalam
struktur baja bergelombang
tanpa adanya tekuk
metode ini mengizinkan desain
tegangan berdasarkan gaya
dorong yang dihasilkan di
dinding sisi struktur

Pendekatan desain:
membandingkan tegangan
yang dihitung pada dinding
dalam kompresi sebagai hasil
dari beban terfaktor pada daya
dukung dinding
Pada kondisi batas, terdapat 3
kondisi yang harus diperiksa,
yaitu:
kegagalan kompresi (buckling
failure);
kegagalan sambungan;
kombinasi tekuk dan
kompresi selama konstruksi
dan dalam pelayanan
termasuk penanganan selama
konstruksi

Metode
Analisis Elemen Hingga
(finite element analysis,
FEA)

pemodelan numerik untuk
mensimulasikan kondisi
struktur sesungguhnya oleh
model matematika dengan
mendiskritkan struktur menjadi
sejumlah elemen kecil dan
menghubungkannya melalui
hubungan matematis
Hasil dari analisis FE bisa dalam
bentuk tegangan, regangan,
momen dan deformasi.

DURABILITAS STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

CSS sangat rentan terhadap korosi, lapisan tahan korosi harus diberi agar mempunyai durabilitas atau
umur layan yang panjang.
Estimasi Umur Layan Material Struktur Baja Bergelombang/CMP (NCSPA, 2008)
Material Pelapis

Estimasi Umur Layan

Kondisi Lingkungan

6 < pH < 10
2000 < r < 10000
Galvanis
Rata-rata 50 tahun
Kesadahan air
(>50 ppm CacO3)
Aluminized tipe 2
5 < pH < 9
Minimum 75 tahun
(ALT2)
r > 1500
5 < pH < 9
Minimum 100 tahun
r > 1500
4 < pH < 9
Pelapis polimer*
Minimum 75 tahun
r > 750
3 < pH < 12
Minimum 50 tahun
r > 250
r = resistivitas, unit = ohm-cm, pelapis polimer 0.010 pada setiap sisi

Tingkat
Abrasi
Maksimum
dari FHWA
Level #2
Level #2

Level #3

Formula Estimasi Umur Layan (Pyungsan SI, Ltd.)
Klasifikasi
Area pantai
Area pinggiran kota
(suburban)
Daerah perkotaan

900 g/m2
Laju korosi seng
Umur Layan
(g/m2/tahun)
(tahun)
12.3
65.8
6.7

15.9

120.9
50.9

Formula untuk prediksi umur
layan dari udara
Umur layan =
90%

PERENCANAAN TEKNOLOGI
CORRUGATED-MORTAR PUSJATAN

PERSYARATAN PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
UNTUK BIDANG JALAN DAN JEMBATAN
Persyaratan
Teknis & Kriteria
Perencanaan
Jalan serta
Bangunan
Pelengkap Jalan

Permen PU No. 19
tahun 2011

Persyaratan
Perencanaan
Geometri untuk
Persimpangan
Tidak Sebidang

Standar Perencanaan
Geometrik untuk Jalan
Perkotaan tahun 1992
(BM)
Tata Cara Perencanaan
Geometrik Jalan Antar
Kota tahun 1997 (No.
038/TBM/1997)

Persyaratan
Perlengkapan
Jalan

Rambu lalu lintas, marka
jalan, kerb, trotoar,
pengaman tepi
Mengacu pada aturan dari
KemenPUPR & Kemenhub

Persyaratan
Perencanaan
Pengelolaan
Lingkungan Hidup

Peraturan Pemerintah No.
27 Tahun 1999
Untuk bidang jalan,
mengacu pada Pedoman
Umum Pengelolaan
Lingkungan Hidup Bidang
Jalan (Bina Marga, 2009)

Persyaratan
Desain Struktur
Baja
Bergelombang

Canadian Highway Bridge
Design Code, CHBDC

Perencanaan
Lanskap Lintas
Atas
Menggunakan
Struktur Baja
Bergelombang

Profil struktur baja
bergelombang yang telah
terpasang
Fasilitas pelengkap di bagian
dalam & bagian atas
struktur baja bergelombang
Kondisi lingkungan sekitar
konstruksi struktur baja
bergelombang

PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Kriteria batas (limit states)
Perencanaan struktur baja bergelombang harus didasarkan pada pendekatan
kondisi batas (limit states). Faktor tahanan digunakan dengan konsep lebih besar
dibandingkan total beban terfaktor.

Komponen struktur bergelombang harus didesain untuk memenuhi kriteria batas
ultimit, kriteria batas kemampulayanan dan kriteria batas fatik dengan mengacu
pada Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC, 2006)

Metode analisis elastis (elastic) dilakukan untuk mengevaluasi perilaku struktur dan
untuk menentukan respon struktur dan komponen struktur pada semua kondisi
batas

Faktor beban
Beban dan faktor beban yang digunakan mengacu pada Rancangan Standar Nasional
Indonesia Pembebanan untuk Jembatan (RSNI T-02-2005).

PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Pertimbangan geoteknik

LANGKAH-LANGKAH DALAM MELAKUKAN KAJIAN GEOTEKNIK
TERHADAP STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG
Mulai

Kriteria desain seismik untuk struktur baja
bergelombang adalah sama dengan kriteria untuk
jembatan konvensional, yaitu dengan periode
ulang 1000 tahun (7% dalam 75 tahun) mengacu
pada RSNI 2833:201x. Komponen vertikal rasio
percepatan gempa yang digunakan mengacu
pada Canadian Highway Bridge Design Code
(CHBDC, 2006)

Kajian Bidang Geoteknik
Evaluasi Parameter Desain:
1. Parameter tanah dasar
2. Parameter fondasi
3. Parameter struktur baja
bergelombang
4. Parameter timbunan
Penentuan Konsep Model
Dan dimensi Overpass Awal

Evaluasi Kehandalan:
 Struktur
 Daya Dukung
 Stabilitas Global
Sesuai
Finalisasi Konsep Model
Struktur Baja Bergelombang
Selesai

Persyaratan gempa

Tidak Sesuai

Kerusakan pada struktur diakibatkan oleh
deformasi berlebih tanah, tanah pada fondasi
pada saat terjadi kejadian gempa harus pula
dipertimbangkan pada perencanaan.

Spesifikasi

Pedoman

Material Ringan Mortar-Busa
"foamed embankment mortar" atau 'high
AIR
AGREGAT (PASIR)
BUSA (FOAM AGENT)
SEMEN

grade soil'
kegunaan :

dengan

keunggulan

dan

• Beratnya ringan dan kekuatan cukup tinggi
untuk subgrade dan fondasi perkerasan jalan
• Berat isi dan kuat tekan tanah campuran dapat
direncanakan sesuai keinginan sehingga dapat
mengurangi tekanan lateral tanah pada suatu
struktur bangunan abutment fondasi jembatan
atau mengurangi berat timbunan.
• Tahan terhadap perubahan karakteristik
propertis akibat proses kimiawi maupun fisik
dan memiliki daya dukung kekuatan selama
masa konstruksi pelaksanaannya serta memiliki
daya dukung kekuatan yang cukup memadai
sebagai pondasi perkerasan jalan.

KRITERIA MATERIAL RINGAN MORTAR-BUSA

 Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai densitas (density) dari material campuran
atau mortar tersebut mempunyai berat isi 5-12 kN/m³.
 Mempunyai nilai flow (flowability), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaan
dilapangan, nilai flow berkisar 180±20 mm.
 Mempunyai kemudahan pelaksanaan, dapat memadat sendiri karena berperilaku seperti
mortar beton dimana material campuran tersebut mengeras sesuai dengan waktu
pemeraman (curring) yang ditetapkan.
 Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya,
misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 1000 kN.

Kriteria Material Ringan Mortar-Busa
Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari ) Material Ringan Lapis Fondasi atau Base (Kemen. PU, 2011)

Densitas kering maksimum
(gr/cm3)
0,8

Kuat tekan minimum
kPa
kg/cm2
2000
20

Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari) Material Ringan Lapis Fondasi-Bawah atau Subbase (Kemen. PU, 2011)

Densitas kering maksimum
(gr/cm3)
0,6

Kuat tekan minimum

kPa
800

kg/cm2
8

PENGUJIAN

flow (flowability) flow berkisar 180±20 mm

Foam (busa)

PENGUJIAN UJI TEKAB BEBAS MINUMUN (UCS)

CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVER
PERSIMPANGAN JL.JAKARTA JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

Peta Situasi dan Gambaran Alinyemen Vertikal dan Horisonal Lintas Atas

CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVER
PERSIMPANGAN JL.JAKARTA JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Besar, Ø 21 m

Tipikal Profil Melintang Lintas Atas

Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Ø 9 m

CONTOH APLIKASI CSS PADA LINTAS ATAS/FLY OVER
PERSIMPANGAN JL.JAKARTA JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

LANSEKAP 3D

PERENCANAAN
INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN
Monitoring & evaluasi diperlukan untuk menilai kinerja dari struktur yang telah direncanakan
Kinerja struktur dipantau melalui beberapa instrumen yang dipasang baik itu pada struktur
maupun di luar struktur
Kinerja struktur yang diamati adalah penurunan yang terjadi & besarnya momen tekuk yang terjadi
pada dinding CSS terhadap pembebanan yang diberikan

Beberapa instrumentasi untuk penilaian kinerja CSS

Earth Pressure Cell

Instrumen yang dapat
memberikan data sejarah
pembebanan selama
konstruksi berlangsung
maupun ketika jalan sudah
beroperasi

Strain Gages

instrumen yang dapat
mengukur besarnya regangan
yang terjadi pada dinding CSS
seiring dengan pemberian
beban yang dilakukan

Titik Referensi
Pengamatan Dinding
(BM)

acuan pengamatan untuk
mengamati penurunan titik
referensi maupun deformasi
dinding CSS pada arah
vertikal/horizontal

Reflective Tape

Alat untuk mengetahui
deformasi yang terjadi pada
dinding arah
vertikal/horizontal terhadap
titik kontrol Bench Mark (BM)

PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

Skema Pengukuran Deformasi Dinding Struktur Baja Bergelombang dengan Menggunakan Alat Total Station

Standar Deformasi Izin (Pyungsan SI, Ltd.)
Klasifikasi

Deformasi Izin

Struktur baja bergelombang standar

Kurang dari 5% dari tinggi (rise) struktur

Struktur baja bergelombang bawah permukaan

Kurang dari 2% dari tinggi (rise) struktur