i
PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (STUDI KASUS PADA MODEL JEMBATAN KJI : Dragon Arch)
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Oleh :
Mery Anggriani Putri Suharto 201110340311065
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL : PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (STUDI KASUS PADA MODEL JEMBATAN KJI : Dragon Arch)
Nama : Mery Anggriani Putri Suharto
NIM : 201110340311065
Pada hari Sabtu 29 Agustus 2015, telah diuji oleh tim penguji :
1. Zamzami Septiropa, ST. MT. Dosen Penguji I ………
2. Moh. Abduh, ST. MT. Dosen Penguji II ………
Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,
(Ir. Erwin Rommel, MT) (Ir. Lukito Prasetyo, MT)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
iii
KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji bagi ALLAH SWT atas semua nikmat dan karunia-Nya yang tak terhingga yang diperuntukkan bagi semua hamba-karunia-Nya. Shalawat dan salam juga bagi NABI MUHAMMAD SAW berserta keluarga, para sahabat dan kaumnya yang setia hingga akhir zaman.
Tugas akhir ini penulis tulis dengan judul PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (Studi Kasus Pada Model Jembatan KJI : Dragon Arch) untuk memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang.
Dalam masa perkuliahan sampai penulisan tugas akhir ini tentunya banyak suka duka yang terjadi, namun berkat bantuan berbagai pihak kami dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, untuk itu tidak lupa kami sampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Muhadjir Effendy, M.AP selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang
iv
6. Bapak Ir. Yusuf Wahyudi, MT. Selaku Dosen Wali
7. Seluruh Staf Jurusan Teknik Sipil, Staf Laboratorium Teknik Sipil dan Staf TU Fakultas Teknik.
8. Seluruh teman-teman yang telah membantu.
Akhir kata penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan tugas akhir ini dan semoga tugas akhir ini membawa manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dibidang ketekniksipilan.
Malang, 29 Agustus 2015
v DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SURAT PERNYATAAN ... iii
LEMBAR PERSEMBAHAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
ABSTRAK ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xx
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Perencanaan ... 3
1.4. Batasan Masalah ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
vi
2.1.1. Teori Umum Jembatan Busur ... 5
2.1.2. Jenis-jenis Jembatan Busur ... 6
2.1.3. Jembatan Busur Virendeel ... 11
2.1.4. Sistem Konstruksi Jembatan ... 13
2.1.5. Sruktur Jembatan Busur ... 14
2.2. Pembebanan Pada Jembatan Busur ... 14
2.2.1. Beban Tetap ... 15
2.2.2. Beban Lalu Lintas ... 16
2.2.3. Aksi Lingkungan ... 26
2.3. Analisa Perencanaan Jembatan Busur Baja ... 28
2.3.1. Perencanaan Struktur Jembatan Baja dengan metode LRFD ... 28
2.3.1.1. Stabilitas Batang Tarik ... 30
2.3.1.2. Stabilitas Batang Tekan ... 30
2.3.1.3. Stabilitas Batang Lentur ... 32
2.3.1.4. Faktor Beban dan Kombinasi Beban ... 32
2.3.1.5. Perencanaan Sambungan... 34
BAB III METODOLOGI ... 41
vii
3.2. Metode Penyusunan ... 41
3.2.1. Studi Literatur ... 41
3.2.2. Pengumpulan Data ... 42
3.3. Data Perencanaan ... 42
3.3.1. Data Konstruksi ... 42
3.3.2. Material Konstruksi ... 43
3.4. Diagram Alir ... 44
3.4.1. Diagram Alir Perencanaan Struktur Atas... 45
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR ATAS ... 46
4.1. Data Perencanaan Jembatan ... 46
4.2. Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan dan Trotoar ... 48
4.2.1. Perhitungan Pelat Lantai Kendaraan ... 48
4.2.1.1. Kriteria Desain ... 48
4.2.1.2. Pembebanan pada Lantai Kendaraan ... 48
4.2.2. Perhitungan Lantai Trotoar ... 50
4.2.2.1. Kriteria Desain ... 50
4.2.2.2. Pembebanan Pada Lantai Trotoar ... 50
viii
4.2.4. Hasil Analisa Staadpro ... 54
4.2.5. Penulangan Pelat Lantai Kendaraan ... 55
4.2.6. Perhitungan Sandaran dan Penulangan Pelat Lantai Trotoar ... 60
4.2.6.1. Perencanaan Sandaran... 60
4.2.6.2. Penulangan Pelat Lantai Trotoar ... 65
4.3. Perencanaan Gelagar ... 68
4.3.1. Perencanaan Gelagar Memanjang (Stringer) ... 68
4.3.1.1. Kriteria Desain ... 68
4.3.1.2. Pembebanan ... 69
4.3.1.3. Analisa Staadpro ... 74
4.3.1.4. Kontrol Penampang ... 75
4.3.1.5. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)... 78
4.3.2. Perencanaan Gelagar Melintang ... 81
4.3.2.1. Kriteria Desain ... 81
4.3.2.2. Pembebanan ... 82
4.3.2.3. Analisa Perhitungan ... 82
4.3.2.4. Kontrol Penampang ... 85
ix
4.3.3. Perencanaan Gelagar Induk Tepi ... 91
4.3.3.1. Kriteria Desain ... 91
4.3.3.2. Pembebanan ... 92
4.3.3.3. Hasil Analisa Staadpro ... 96
4.3.3.4. Kontrol Penampang ... 98
4.4. Konstruksi Pemikul Utama ... 103
4.4.1. Umum ... 103
4.4.2. Perencanaan Batang Penggantung ... 104
4.4.2.1. Data Profil ... 105
4.4.4.2. Kontrol Penampang ... 105
4.4.3. Perencanaan Konstrksi Busur ... 107
4.4.3.1. Kriteria Desain... 107
4.4.3.2. Pembebanan ... 108
4.4.3.3. Hasil Analisa Staadpro ... 109
4.4.3.4. Kontrol Penampang ... 110
4.4.3.5. Perencanaan Stiffener ... 112
4.5. Perencanaan Pengaku Ikatan Angin ... 117
x
4.5.1.1. Pembebanan ... 118
4.5.1.2. Hasil Analisa Staadpro ... 118
4.5.1.3. Kontrol Penampang ... 120
4.5.1.4. Perencanaan Stiffener ... 123
4.5.2. Ikatan Angin Bawah ... 125
4.5.2.1. Pembebanan ... 125
4.5.2.2. Hasil Analisa Staadpro ... 125
4.5.1.3. Kontrol Penampang ... 126
4.6. Perencanaan Sambungan ... 129
4.6.1. Sambungan pada Gelagar Memanjang ... 130
4.6.2. Sambungan antar gelagar Melintang dan Box Tepi ... 134
4.6.3. Sambungan antar Gelagar Box Tepi ... 138
4.6.4. Sambungan antar Gelagar Box Tepi dan Batang Penggantung ... 144
4.6.5. Sambungan antar Batang Penggantung ... 148
4.6.6. Sambungan antar Gelagar Box Busur ... 151
4.6.7. Sambungan antar Box Busur dan Pengaku Ikatan Angin ... 156
4.6.8. Sambungan Ujung Box Tepi dan Ujung Box Busur ... 161
xi
BAB V PENUTUP ... 169
5.1. Kesimpulan ... 169
5.2. Saran ... 170
DAFTAR PUSTAKA ... 171
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Jembatan Busur Langer ... 6
Gambar 2.2. Jembatan Busur Lohse... 7
Gambar 2.3. Jembatan Pelengkung Truss dan Pelengkung Nielse ... 7
Gambar 2.4. Jembatan Busur Tipe “Deck Arch” ... 8
Gambar 2.5. Jembatan Busur Tipe “Through Arch” ... 9
Gambar 2.6. Jembatan Busur Tipe “A Half-Through Arch” ... 11
Gambar 2.7. Beban Lajur “D” ... 18
Gambar 2.8. Beban “D”; BTR vs panjang yang dibebani ... 19
Gambar 2.9. Penyebaran Beban Arah Melintang ... 20
Gambar 2.10. Pembebanan Truk “T” ... 21
Gambar 2.11. Gaya Rem Perlajur ... 23
Gambar 2.12. Pembebanan Untuk Pejalan Kaki ... 23
Gambar 2.13. Faktor Beban Dinamis untuk BGT Pembebanan Lajur “D” ... 25
Gambar 2.14. Aksi Lingkungan Pada Beban Angin ... 26
Gambar 2.15. Las Tumpul ... 35
xiii
Gambar 3.1. Layout Jembatan Busur Bentang Panjang ... 42
Gambar 4.1. Pelat Lantai Kendaraan ... 48
Gambar 4.2. Kondisi 1 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 51
Gambar 4.3. Kondisi 2 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 52
Gambar 4.4. Kondisi 3 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 52
Gambar 4.5. Kondisi 4 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 52
Gambar 4.6. Kondisi 5 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 53
Gambar 4.7. Kondisi 6 Pembebanan pada Pelat Lantai ... 53
Gambar 4.8. Sandaran pada Jembatan ... 61
Gambar 4.9. Trotoar ... 65
Gambar 4.10. Denah Gelagar Memanjang Jembatan ... 68
Gambar 4.11. Profil WF Gelagar Memanjang ... 69
Gambar 4.12. Pembebanan Truk ... 71
Gambar 4.13. Pembebanan Truk pada Potongan Gelagar Memanjang ... 72
Gambar 4.14. Gaya Rem ... 72
Gambar 4.15. Gaya Rem Per Lajur ... 73
Gambar 4.16. Momen Akibat Beban Truk ... 74
xiv
Gambar 4.18. Displacement Akibat Beban Truk ... 75
Gambar 4.19. Penghubung Geser pada Gelagar Memanjang ... 80
Gambar 4.20. Skema Gelagar Melintang ... 81
Gambar 4.21. Profil WF Gelagar Melintang ... 82
Gambar 4.22. Distribusi Beban Mati pada Gelagar Melintang ... 82
Gambar 4.23. Pembebanan Akibat Beban Truk ... 83
Gambar 4.24. Distribusi Beban Hidup pada Gelagar Melintang kondisi a ... 84
Gambar 4.25. Distribusi Beban Hidup pada Gelagar Melintang kondisi b... 84
Gambar 4.26. Shear conection pada gelagar melintang ... 90
Gambar 4.27. Perecanaan Gelagar Induk Tepi Box ... 91
Gambar 4.28. Profil Box pada Gelagar Induk Tepi ... 92
Gambar 4.29. Faktor Beban Dinamis Beban BGT untuk Pembebanan Lajur “D” . 94 Gambar 4.30. Penyebaran Pembebanan pada Arah Melintang ... 94
Gambar 4.31. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi a ... 95
Gambar 4.32. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi b ... 95
Gambar 4.33. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi c ... 95
Gambar 4.34. Momen Akibat Beban Kombinasi pada Kondisi a ... 96
xv
Gambar 4.36. Lendutan Akibat Beban Kombinasi pada Kondisi a ... 97
Gambar 4.37. Pengaku pada Profil Box Induk Tepi ... 100
Gambar 4.38. Skema jembatan busur... 103
Gambar 4.39. Profil Steel Pipe ... 105
Gambar 4.40. Pembebanan pada Strutur Pelengkung ... 109
Gambar 4.41. Profil Box pada Penampang Busur ... 110
Gambar 4.42. Penampang Box dengan Stiffener ... 114
Gambar 4.43. Pembebanan Ikatan Angin Atas ... 118
Gambar 4.44. Momen Maksimum pada Ikatan Angin Atas ... 118
Gambar 4.45. Gaya Geser Maksimum pada Ikatan Angin Atas ... 119
Gambar 4.46. Lendutan Maksimum pada Ikatan Angin Atas ... 119
Gambar 4.47. Profil Box pada Penampang Ikatan Angin Atas ... 120
Gambar 4.48. Penampang Box dengan Stiffener ... 123
Gambar 4.49. Pembebanan Ikatan Angin Bawah ... 125
Gambar 4.50. Gaya Aksial pada Ikatan Angin Bawah ... 125
Gambar 4.51. Profil WF pada Penampang Ikatan angin bawah ... 126
Gambar 4.52. Sambungan antar Gelagar Memanjang dan Melintang ... 133
xvi
Gambar 4.54. Sambungan antar Gelagar Box Tepi ... 143
Gambar 4.55. Sambungan antar Batang Penggantung dan Box Tepi ... 147
Gambar 4.56. Sambungan antar Batang Penggantung ... 150
Gambar 4.57. Sambungan antar Box Busur ... 155
Gambar 4.58. Sambungan antar Box Busur dan Pengaku Ikatan Angin Atas ... 160
Gambar 4.59. Sambungan Ujung Busur Box dan Tepi Box ... 164
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Faktor Beban untuk Berat Sendiri ... 15
Tabel 2.2. Faktor Beban untuk Beban Mati Tambahan ... 16
Tabel 2.3. Faktor Beban akibat Beban Lajur “D” ... 17
Tabel 2.4. Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana ... 17
Tabel 2.5. Pembebanan Truk “T” ... 20
Tabel 2.6. Faktor Beban Akibat Gaya Rem ... 21
Tabel 2.7. Faktor Beban untuk Pejalan Kaki ... 23
Tabel 2.8. Faktor Beban Untuk Beban Trotoar ... 24
Tabel 2.9. Faktor Beban Untuk Beban Angin ... 26
Tabel 2.10. Koefesien Seret Cw ... 27
Tabel 2.11. Kecepatan Angin Rencana Vw ... 27
Tabel 4.1. Beban Mati pada Lantai Kendaraan ... 49
Tabel 4.2. Beban Hidup pada Lantai Kendaraan ... 49
Tabel 4.3. Beban Mati pada Trotoar ... 50
Tabel 4.4. Beban Hidup Pada Trotoar ... 51
xviii
Tabel 4.6. Momen Lapangan Pada Lantai Kendaraan ... 54
Tabel 4.7. Gaya Dalam Akibat Beban Kombinasi pada Gelagar Tepi ... 97
Tabel 4.8. Panjang Batang Penggantung ... 104
Tabel 4.9. Panjang Busur Persegmen ... 108
xix
DAFTAR PUSTAKA
Septiawan, Hilmy Gugo. 2013, Desain Jembatan Baru Pengganti Jembatan Kutai Kartanegara dengan Sistem Busur, digilib.its.ac.id.
Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (sesuai SNI 03-1729-2002). Jakarta: Erlangga.
Setiawan, Agus. 2013. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD edisi 2. Jakarta: Erlangga.
Setyawan, Faizal Oky. 2009, Perencanaan Jembatan Malangsari Menggunakan Struktur Jembatan Busur Rangka Tipe Through Arch, digilib.its.ac.id.
Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005, Standar Pembebanan Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.
Standar Nasional Indonesia (SNI) T-03-2005, Perencanaan Struktur Baja untuk
Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-1729-2002, Tata Cara Pelaksanaan
Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Departemen Pekerjaan Umum
Surat Edaran Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No.
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
2
Konstruksi jembatan pelengkung lebih spesifik daripada jembatan balok karena pembangunan jembatan ini memerlukan metode pelaksanaan yang cukup rumit karena struktur belum dikatakan selesai sebelum kedua bentang bertemu ditengah-tengah. Untuk metode pelaksanan jembatan busur ini menggunakan metode balance cantilever dengan dibantu tarikan kabel untuk menahan lendutan akibat berat sendiri. Sedangkan untuk pemasangan profil menggunakan crane ponton selama proses erection berlangsung.
Pembangunan dimulai dari struktur bawah dan dilanjutkan dengan pemasangan segmen pelengkung dengan menggunakan crane, pengerjaan dilakukan dua sisi, setiap pemasangan segmen pelengkung menggunakan metode balance cantilever yaitu metode pembangunan jembatan dimana dengan memanfaatkan efek kantilever seimbangnya maka struktur dapat berdiri sendiri, mendukung berat sendirinya tanpa bantuan sokongan lain (perancah/falsework ). Metode ini dilakukan dari atas struktur sehingga tidak diperlukan sokongan di bawahnya yang mungkin dapat mengganggu aktivitas di bawah jembatan. Setelah segmen ujung mulai berdiri maka dilanjutkan pemasangan segmen selanjutnya dengan mengandalkan kekuatan tarikan kabel sehingga seluruh bagian segmen pelengkung bertemu di tengah-tengah setelah itu dilanjutkan untuk pemasangan batang penggantung dan gelagar lantai.
Diilhami dari permasalahan diatas, untuk mendorong dan menumbuhkan kreatifitas berinovasi dalam merencanakan jembatan maka diselenggarakanlah suatu ajang bergengsi dalam dunia teknik sipil di nusantara yang dinamakan “Kompetisi
ke-3
sepuluh dalam kompetisi dengan tema “Jembatan Kokoh, Ringan, dam Awet. Sebagai salah satu finalis dalam kategori jembatan busur bentang panjang, maka penulis akan meninjau kembali perencanaan jembatan busur bentang panjang
“Dragon Arch” dengan skala penuh dan beberapa perubahan berupa, fungsi jembatan
menjadi jalan kendaraan umum kelas 1 dan adanya pengaku berupa profil baja pada jembatan.
Pada proses perencanaan Jembatan Busur “Dragon Arch” akan mengacu pada peraturan RSNI T-02-2005 untuk pembebanan pada jembatan dan RSNI T-03-2005 untuk perencanaan struktur baja untuk jembatan.
1.2. Rumusan Masalah
a. Bagaimana mendesain jembatan busur vierendeel type through arch?
b. Berapa dimensi dari elemen-elemen struktur atas yang meliputi lantai kendaraan, trotoar, gelagar lantai, hanger, struktur pelengkung, ikatan angin dan perletakan elastomer?
[image:22.612.109.528.303.533.2]c. Bagaimana menuangkan hasil bentuk desain dan analisa ke dalam bentuk gambar teknik?
1.3. Tujuan
a. Dapat mendesain jembatan busur vierendeel type through arch
b. Didapat dimensi dari elemen-elemen jembatan busur yang meliputi lantai kendaraan, trotoar, gelagar lantai, hanger, struktur pelengkung, ikatan angin dan perletakan elastomer yang memenuhi kapasitas.
4
1.4. Batasan Masalah
Permasalahan mengenai prasarana perhubungan akan mencakup pengertian yang luas, namun mengingat keterbatasan waktu, perencanaan ini mengambil batasan masalah :
a. Perencanaan hanya ditinjau dari aspek teknis saja dan tidak dilakukan analisa dari segi biaya maupun waktu.
b. Perhitungan perencanaan dibatasi pada struktur atas jembatan dan perletakan sesuai standar yang dikeluarkan RSNI T-02-2005, RSNI T-2005, SNI 03-1729-2002 dan AISC- LRFD dan kepala jembatan tidak direncanakan. c. Cakupan perencanaan hanya bangunan atas saja meliputi : lantai kendaraan,
trotoar, gelagar lantai, hanger, struktur pelengkung, ikatan angin dan perletakan elastomer.
d. Jembatan busur yang direncanakan tipe virendeel.
e. Perhitungan sambungan dibatasi pada bagian-bagian tertentu yang dianggap mewakili keseluruhan.
f. Perencanaan tidak memantau aspek metode pelaksanaan pembangunan struktur jembatan.
g. Perencanaan tidak memantau aspek metode pelaksanaan pembangunan struktur jembatan.
