Beton sederhana terbuat dari perkerasan campuran semen, air, agregat halus, agregat kasar, serta bahan tambahan lainnya (jika diperlukan). Kekuatan nominal beton terdiri dari kuat tekan, kuat tarik, serta kuat tarik lentur. Kuat tekan beton ditentukan berdasarkan tes uji silinder beton saat beton berusia 28 hari. Kuat tekan beton ini dipengaruhi faktor air semen (FAS), tipe semen, agregat, bahan tambahan, kecepatan pembebanan, umur beton, serta kelembaban dan temperatur ketika beton mengeras. RSNI-T-12-2004 mensyaratkan, 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.
Beton mempunyai kekuatan tekan tinggi namun memiliki kekuatan tarik yang rendah. Untuk itu, pada beton perlu dilakukan penguatan pada daerah tarik dari
23 penampang untuk mengatasi kelemahan terhadap tarik tersebut. Penguatan terhadap tarikan ini dapat dilakukan dengan menambahkan tulangan baja ke dalam struktur beton. Teknologi ini dinamakan sebagai beton bertulang. Beton bertulang merupakan beton yang diberi baja tulangan dengan luas dan jumlah yang tidak kurang dari nilai minimum yang diisyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material tersebut bekerja sama dalam menahan gaya yang bekerja (RSNI-T-12-2004).
Perencanaan struktur beton bertulang di bawah ini di dasarkan pada RSNI T- 12-2004
1. Kekuatan Balok Rencana Terhadap Lentur
Perhitungan kekuatan dari suatu penampang yang terlentur harus memperhitungkan keseimbangan dari tegangan dan kompatibilitas regangan, serta konsisten dengan anggapan:
- Bidang rata yang tegak lurus sumbu tetap rata setelah mengalami lentur - Beton tidak diperhitungkan dalam memikul tegangan tarik.
- Distribusi tegangan tekan ditentukan dari hubungan tegangan-regangan beton.
- Regangan batas beton yang tertekan diambil sebesar 0,003.
Hubungan distribusi tegangan tekan beton dan regangan dapat dianggap dipenuhi oleh distribusi tegangan beton persegi ekuivalen, yang diasumsikan bahwa tegangan beton = 0,85 fc’ terdistribusi merata pada daerah tekan ekuivalen yang dibatasi oleh tepi tertekan terluar dari penampang dan suatu garis yang sejajar dengan sumbu netral sejarak a = β/c dari tepi tertekan terluar tersebut. Faktor harus diambil sebesar:
= 0,85 untuk fc’ < 30 MPa (54)
= 0,85 – 0,008 (fc’ – 30 ) untuk fc’ > 30 Mpa (55) Untuk komponen struktur lentur, dan untuk komponen struktur yang dibebani kombinasi lentur dan aksial tekan dimana kuat tekan rencana ρPn kurang dari nilai yang terkecil antara 0,1fc’Ag dan ρPb, maka rasio tulangan ρ tidak boleh melampaui 0,75 dari rasio ρb yang menghasilkan kondisi regangan batas berimbang untuk penampang. Untuk komponen struktur beton dengan tulangan tekan, bagian ρb untuk tulangan tekan tidak perlu direduksi dengan faktor 0,75.
2. Kekuatan Balok Rencana Terhadap Geser
Perencanaan penampang akibat geser harus didasarkan pada :
Vu < φ Vn (56)
Di mana Vu adalah gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau, dan Vn adalah kuat geser nominal yang dihitung dari
Vn = Vc + Vs (57)
Vc adalah kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton, dan Vs adalah kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser. Untuk komponen struktur yang dibebani geser dan lentur saja, berlaku:
24
Untuk komponen struktur yang dibebani tekan aksial berlaku:
= + (√ ′) × (59)
Untuk komponen yang dibebani gaya tarik aksial yang besar, kuat geser dapat dihitung dengan perhitungan yang lebih rinci dari,
= + , (√ ′) × (60)
Apabila , ∅ < ≤ ∅ harus dipasang tulangan minimum sesuai dengan,
min = × (61)
Apabila > ∅ maka batas spasi maksimum dan luas tulangan geser dapat dihitung berdasarkan aturan:
= × × (62)
3. Kekuatan Balok Rencana Terhadap Puntir
Kekuatan puntir balok harus direncanakan berdasarkan hubungan:
≤ ∅ (63)
Di mana puntir nominal Tn bisa dihitung sebagai penjumlahan dari puntir nominal yang disumbangkan oleh beton Tc dan puntir nominal yang disumbangkan oleh tulangan Ts. Berdasarkan McCormac 2004 pengaruh torsi dapat diabaikan untuk tulangan non pratekan jika:
<∅√ ′ (64)
Dimana :
Acp: luas seluruh penampang (termasuk luas lubang dalam batang berlubang) Pcp: keliling dari seluruh penampang
4. Perencanaan Kolom Langsing
Untuk menentukan jenis kolom langsing, kolom harus dikelompokkan sebagai tidak bergoyang atau bergoyang. Pengaruh kelangsingan dapat diabaikan untuk komponen struktur tekan tak bergoyang apabila dipenuhi:
≤ − (65)
Untuk komponen struktur tekan bergoyang, pengaruh kelangsingan dapat diabaikan apabila:
≤ (66)
25
Gambar 5 Faktor panjang efektif (sumber: RSNI-T-12-2004) Komponen struktur tekan harus direncanakan dengan menggunakan beban aksial terfaktor Pu dan momen terfaktor yang diperbesar, Mc, yang didefinisikan sebagai :
= × (67)
Faktor pembesaran momen untuk kolom yang tidak bergoyang adalah
= − ��
, �
> , (68)
Untuk komponen struktur yang tidak bergoyang dan tanpa beban transversal diantara tumpuan, maka Cm dapat diambil:
= , + , > , (69)
Beban tekuk (Pc) dapat diambil dari:
= × (70)
Bila tidak melalui perhitungan yang lebih akurat, EI dapat diambil lebih konservatif sebesar:
= , × ×+ (71)
5. Persyaratan tulangan untuk kolom
Luas dari tulangan memanjang kolom harus : - Tidak kurang dari 0,01 Ag;
- Tidak melebihi 0,08 Ag, kecuali jika jumlah dan penempatan tulangan mempersulit penempatan dan pemadatan beton pada sambungan dan persilangan dari bagian- bagian komponen maka batas maksimal rasio tulangan perlu dikurangi.
Rasio tulangan spiral (ρs) tidak boleh kurang dari:
26
3 METODE
Struktur yang ditinjau ini berada pada proyek jalan tol Cimanggis-Cibitung (25,785 km) yakni berupa struktur bawah dari jembatan layang yang merupakan bagian dari jalan tol tersebut. Proyek Jalan Tol Cimanggis-Cibitung memiliki panjang 25,785 km (STA 0+0 hingga STA 25+785). Proyek diawali di daerah Cimanggis Depok hingga Cibitung Bekasi. Investor proyek Jalan Tol Cimanggis- Cibitung adalah Cimanggis-Cibitung Tollways A Bakrie Company dengan konsultan perencana adalah PT Perentjana Djaja. Lokasi proyek ditampilkan pada Gambar 6 dan penampang memanjang jembatan layang ditampilkan pada Gambar 7.
Gambar 6 Lokasi proyek Jalan Tol Cimanggis-Cibitung
Gambar 7 Penampang memanjang jembatan layang
Jalan Tol Cimanggis-Cibitung terdiri dari jalan serta jembatan. Jembatan layang yang ditinjau ini terdiri dari dua jalur lalu lintas dengan total lebar struktur atas jembatan adalah 34,1 m serta bentang jembatan sepanjang 35 m. Kedua jalur lalu lintas ini dipisahkan (tidak menyatu) strukturnya sejauh 1,5 m dengan lebar setiap jalur adalah 16,3 m (temasuk bahu jalan selebar masing-masing 0,5 m pada sisi kiri dan kanan). Super struktur jembatan terdiri dari 5 buah girder dengan tipe PCU untuk masing-masing jalur lalu lintas. Struktur yang khusus ditinjau dalam penelitian ini adalah bagian struktur bawah yang terdiri dari pilar P40 serta pondasinya. Pilar P40 ini rencananya ditempatkan di jalur sungai Cikeas yakni
27 STA.4+388. Pilar P40 dirancang dengan ketinggian mencapai 17,8 m dengan membentuk huruf “Y” untuk menopang kedua jalur lalu lintas di atasnya. Gambar rencana awal pilar P40 ditampilkan pada Gambar 11 .
Penelitian ini dilaksanakan selama 3 bulan pada bulan Maret-Juni 2014. Struktur yang ditinjau adalah Pilar P40 (STA.4+388). Analisis data dilakukan di kantor PT. Perentjana Djaja, Jakarta Selatan serta di kampus Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor. Bahan penelitian merupakan data sekunder dari PT Perentjana Djaja untuk Proyek Perencanaan Teknis Cimanggis- Cibitung (25.785 Km) Toll Way dan dari Badan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (BAPEDAS) Citarum-Ciliwung, Bogor yang terdiri dari:
1. Gambar Rencana Pilar P40 (Gambar 11)
2. Data tanah hasil pengujian Bor (DB 25-DB27), Sondir (S7), dan laboratorium (DB25-DB27).
3. Data curah hujan harian maksimum tahun 2001-2010 stasiun cuaca Bogor, Depok, dan Cibitung
4. Data Plan and Profil Jalan Tol Cimanggis-Cibitung 5. Peta DAS Cikeas.
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: software ArcGIS 10, SAP 2000 versi 14, AutoCAD 2010, Microsoft Excel 2013, Laptop, Peraturan Teknis Perencanaan Jembatan. Diagram alir tahapan penelitian ditampilkan pada Gambar 8, 9 dan 10 sedangkan tahapan perhitungan ditampilkan pada Lampiran 10.
Gambar 8 Diagram alir perhitungan daya dukung tanah
Mulai
Pengumpulan data penelitian dan bahan rujukan
Perhitungan daya dukung tanah
Uji Bor Uji Sondir Uji Laboratorium
Qs Qp Qs Qp Qs Qp
= + = + = +
Daya dukung izin 1 tiang (Qall)
28
Gambar 9 Diagram alir perhitungan tinggi muka air banjir Sungai Cikeas
Mulai
Pengumpulan data penelitian dan bahan rujukan
Perhitungan curah hujan maksimum harian area DAS Cikeas Metode Isohyet : =
+
+ + +…+ − +
+ +…+
Gumbel Normal Log Normal
Perhitungan curah hujan rencana
B
Penentuan jenis distribusi probabilitas
(persyaratan parameter statistik dan Metode Smirnov-Kolmogorof)
Log Pearson III
Perhitungan intensitas hujan rencana Metode Mononobe : = ×
Perhitungan debit rencana periode ulang 50 tahunan Metode Rasional : Q50 = 0,278 I50 ∑ (A x C)
Perhitungan kecepatan aliran sungai Metode rasional Mononobe : = × ,
29
Gambar 10 Diagram alir perancangan pondasi grup dan tulangan pilar
Cek terhadap penurunan tiang (S)
= ××
Desain tulangan pondasi
Desain tulangan pile cap
Penyusunan laporan Mu ≤ ∅ Mn Vu ≤ ∅ Vn Tu ≤ ∅ Tn A B
Perhitungan beban-beban yang bekerja
Kombinasi beban
Perhitungan gaya dalam pada pilar
Desain tulangan pilar
Merancang pondasi grup
Efisiensi Grup (Eg) = − − × + − × × ×
Distribusi beban 1 Tiang (Qi) Qi = ± ×
∑ ±
×
∑
Cek terhadap kapasitas lateral tiang (Hu)
= × + , √ Qall >Qi Selesai Tidak Ya Ya Tidak
30
Gambar 11 Rencana awal pilar P40
