DESAIN JEMBATAN BARU PENGGANTI JEMBATAN KUTAI KARTANEGARA DENGAN SISTEM BUSUR

(1)

Abstrak - Jembatan Kutai Kartanegara (Kukar) adalah jembatan yang melintas di atas sungai Mahakam dan merupakan jembatan gantung dengan total panjang bentang utama 470 meter dengan lebar 9 meter. Kondisi eksisting jembatan adalah jembatan tipe gantung, kondisi ini jelas membutuhkan pemeliharaan yang berkala untuk mencegah terjadinya gejala korosi utamanya pada kabel suspensi. Sebagai alternatif lain untuk mengganti Jembatan Kutai Kartanegara yang roboh dapat dipilih dengan menggunakan jembatan sistem busur. Karena dengan mempertimbangkan faktor psikologis masyarakat setempat dan juga untuk tingkat perawatan tidak serumit jembatan gantung. Pemberian bentuk busur pada jembatan tipe ini dimaksudkan untuk mengurangi momen lentur pada jembatan sehingga penggunaan bahan menjadi lebih efisien.

Dasar – dasar perencanaan jembatan mengacu pada peraturan BMS 1992 dan R-SNI T 2005, sedangkan perencanaan struktur menggunakan peraturan AISC – LRFD. Pada tahap awal adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan dimensi gelagar memanjang dan melintang, serta perhitungan shear connector. Analisa konstruksi pemikul utama dan konstruksi sekunder dilakukan dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya-gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan dan dilanjutkan dengan staging analysis (analisa pelaksanaan) pada struktur atas. Dari hasil perencanaan didapatkan profil dan dimensi yang dipakai pada jembatan.

Kata kunci : Jembatan busur rangka baja

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

J

embatan Kutai Kartanegara (Kukar) adalah jembatan yang melintas di atas sungai Mahakam dan merupakan jembatan gantung dengan total panjang bentang utama 470 meter. Penggunaan tipe jembatan gantung pada kondisi eksisting jelas membutuhkan pemeliharaan yang berkala untuk mencegah terjadinya gejala korosi utamanya pada kabel suspensi. Pemeliharaan jembatan tipe gantung ini cukup rumit dan membutuhkan biaya yang mahal, diduga runtuhnya jembatan Kukar salah satunya disebabkan karena kurangnya perawatan. Untuk konstruksi jembatan gantung yang penyangga utamanya berupa kabel suspensi dan kabel hanger harus memperhatikan sambungan diantara keduanya, karena akan berakibat fatal jika sambungan tersebut over stress atau kelebihan beban yang berakibat putusnya kabel.

Sebagai alternatif lain untuk mengganti Jembatan Kutai Kartanegara yang roboh dapat dipilih dengan menggunakan jembatan sistem busur. Karena dengan mempertimbangkan faktor psikologis masyarakat setempat dan juga untuk tingkat perawatan tidak serumit jembatan gantung. Pemberian bentuk busur pada jembatan tipe ini dimaksudkan untuk mengurangi momen lentur pada jembatan sehingga penggunaan bahan menjadi lebih efisien. Selain itu jembatan busur memiliki nilai lebih dalam bentuk arsitekturalnya dan memberikan kesan monumental sehingga dapat dijadikan ikon kota Tengarong maupun Samarinda.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana merencanakan jembatan busur rangka baja yang baik serta memenuhi persyaratan yang ditentukan?

2. Dengan merencanakan jembatan busur rangka baja perlu adanya desain yang baik. Hal itu meliputi :

- Bagaimana prosedur dan perencanaan jembatan busur rangka baja?

DESAIN JEMBATAN BARU PENGGANTI

JEMBATAN KUTAI KARTANEGARA

DENGAN SISTEM BUSUR

Hilmy Gugo Septiawan, Ir. Djoko Irawan, MS.

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

(2)

- Bagaimana analisa struktur bangunan atas pada tahap pelaksanaan (staging analysis)? 1.3 Batasan Masalah

Perencanaan Jembatan Kutai Kartanegara meliputi :

1. Perencanaan dimensi dan analisa struktur busur rangka batang dengan mempertimbangkan tahapan pelaksanaan.

2. Perencanaan dimensi bangunan pelengkap jembatan.

3. Perencanaan tidak membahas tentang perhitungan anggaran biaya, metode pelaksanaan secara detail dan perencanaan bangunan bawah jembatan.

Tidak memperhitungkan aspek hidrologi, aspek lalu lintas dan aspek geometri jembatan.

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum

Pada kondisi eksisting jembatan Kutai Kartanegera didesain dengan menggunakan metode jembatan gantung (suspension bridge). Karena terdapat beberapa kelemahan pada kondisi eksisting jembatan maka dalam tugas akhir ini jembatan Kutai Kartanegara didesain ulang dengan menggunakan busur rangka baja dengan lantai kendaraan di tengah (a half- through arch).

Pertimbangan dalam pemilihan bentuk dan jenis konstruksi busur sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah dasar, besarnya beban, panjang bentang maupun segi estetikanya. Jembatan Kutai Kartanegara merupakan suatu bangunan struktur yang menjadi sarana dalam akses transportasi untuk menghubungkan kota Samarinda dengan Tengarong. Jembatan ini mempunyai panjang bentang total 470 m, dengan karakter seperti itu maka sistem pemikul struktur utamanya dipilih menggunakan busur rangka dengan menggunakan bahan baja.

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Busur 2.2.1 Deck Girder

Deck girder atau lantai jembatan termasuk ke dalam struktur bangunan atas (Upper-Structure). Bagian ini berfungsi langsung untuk memikul beban lalu-lintas dan melindungi terhadap keausan. Dan biasanya untuk jembatan lengkung baja konstruksi deck menggunakan pelat dari beton bertulang atau pelat baja orthotropic.

2.2.2 Batang Lengkung

Merupakan bagian dari struktur yang penting sekali karena seluruh beban di sepanjang beban jembatan dipikul olehnya. Dan bagian struktur ini mengubah gaya-gaya yang bekerja dari beban vertikal dirubah menjadi gaya horizontal/

tekan sehingga menjadi keuntungan sendiri bagi jembatan tersebut. Dengan kelebihan utama dari jembatan busur yaitu adanya gaya tekan yang mendominasi gaya pada jembatan busur dan dengan adanya teknologi beton, baja, maupun komposit yang semakin maju, pada penggunaan material tersebut dapat mengurangi bobot jembatan dan meningkatkan panjang lantai jembatan. (Chen, Wai-Fah, Duan, Lian. Bridge Engineering Handbook. London. 2000)

Selain harus memiliki kekuatan yang cukup, rangka batang juga harus memiliki tinggi lengkung busur yang cukup dan ideal. Sehingga kekuatan busur dapat optimum. Tinggi lengkung busur tergantung pada panjang bentang jembatan. Contoh beberapa jembatan yang ada di dunia yang menggunakan sistem busur antara lain :

• The Modern Britannia Bridge, di Anglesey, North Wales. Jembatan ini memiliki panjang bentang busur 461 meter dengan tinggi lengkung busur 40 meter. Sehingga perbandingan tinggi busur dengan panjang bentang adalah 1 : 11,5. Jembatan ini merupakan jembatan busur rangka baja.

• Wanxian Yangtze Bridge, di China. Jembatan ini memiliki panjang bentang 425 meter dengan tinggi lengkung busur 85 meter. Sehingga perbandingan tinggi busur dengan panjang bentang adalah 1 : 5. Jembatan ini merupakan jembatan beton rangka busur dan merupakan yang terpanjang.

Dari beberapa contoh di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa perbandingan tinggi muka tampang busur dengan panjang bentang jembatan adalah berkisar 1 : 11,5 s/d 1 : 4,6. Untuk tinggi tampang busur jembatan rangka batang adalah sekitar 1

40 hingga 1

25. Lebar jembatan rangka batang agar busur kaku, maka harus direncanakan memiliki perbandingan lebar dan panjang lebih kurang sama dengan 1 : 20.

2.3 Analisis Sistem Rangka Baja Pada Struktur Jembatan Busur Rangka Baja

Rangka batang adalah susunan elemen-elemen yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak berubah bentuknya ketika diberi gaya-gaya dari luar. Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai pemikul beban utama adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada struktur yang stabil deformasi yang terjadi relatif kecil, dan lentur tidak akan terjadi selama gaya-gaya luar berada pada titik simpul. (Dien Aristadi, 2006)

(3)

III. METODOLOGI start

Mendesain lay out awal jembatan

Merencanakan dimensi awal jembatan 1. Menentukan tinggi penampang 2. Menentukan lebar jembatan

Menentukan pembebanan jembatan : 1. Beban mati

2. Beban hidup 3. Beban angin 4. Beban gempa

Analisa struktur

1. Analisa tegangan terhadap beban-beban 2. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja 3. Pemodelan struktur dengan program SAP 2000

Kontrol kestabilan struktur : 1. Kontrol tekuk 2. Kontrol geser 3. Kontrol lendutan Not OK Staging analysis Finish

Apakah profil memenuhi kontrol tekuk, geser dan lendutan?

OK

Penggambaran hasil perencanaan Pengumpulan data dan literatur : 1.Data umum jembatan, data eksisting, data tanah. 2.Buku-buku yang berkaitan. 3.Peraturan-peraturan yang berkaitan.

Gambar 1. Diagram alur perancangan

IV. PERHITUNGAN PELAT LANTAI KENDARAAN

4.1 Tebal Pelat Lantai Kendaraan

Tebal pelat beton = 25,4 cm, dengan tinggi bondek 5,4 cm, penulangan pelat digunakan D16-150 untuk tulangan utama dan D13-200 untuk tulangan susut dan pembagi.

Gambar 2. Tulangan pelat lantai

4.4.2 Tulangan Kerb

Data perencanaan kerb : h = 200 mm. Dipasang tulangan ∅ 12-100 (As pasang = 1.130,97 mm2). Tulangan pembagi dipasang tulangan susut dengan ∅ 8-100 (As pasang = 502,65 mm2

).

Gambar 3. Tulangan kerb 4.4.3 Perhitungan Kolom Sandaran

Direncanakan kolom sandaran dengan dimensi 20x20x120 cm. Dengan pipa sandaran Ø 2”. Maka dipasang tulangan lentur 4 Ø12 mm dan tulangan geser Ø10-100 mm.

Gambar 4. Tulangan kolom sandaran V. PERENCANAAN GELAGAR

Perencanaan gelagar jembatan ini menggunakan profil baja dengan mutu BJ 55, dengan ketentuan sebagai berikut :

• Tegangan leleh → fy = 410 MPa • Tegangan ultimate → fu = 550 MPa

(4)

• Modulus Elastisitas, E = 2 x 106

kg/cm2 • Jarak gelagar memanjang = 1,75 m • Jarak gelagar melintang = 5 m

5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang

Untuk perencanan gelagar memanjang dipilih profil WF dengan dimensi 450 x 200 x 9 x 14. • Kontrol Penampang a. Badan : h = d – 2 ( t f + r ) = 450 – 2 ( 14 + 18 ) = 386 mm tw h ≤ fy 1680 9 386 ≤ 410 1680 42,89 ≤ 82,97 → OK b. Sayap : f t 2 b ≤ fy 170 14 x 2 200 ≤ 410 170 7,14 ≤ 8,40 → OK Penampak kompak : Mn = Mp  Kontrol Tekuk Lateral Lp = fy E i_y × 76 , 1 =

410 200000

40 ,

4

76 ,

1 ×

×

= 171,04 cm Lb = 500 cm Lr = 641,82 cm (Tabel) Lp < Lb < Lr → Bentang Menengah Pu = VD + VL = 49,90 + 238,35= 288,25 kN qu = qD + qL = 19,96 + 15,08 = 35,04 kN/m VA = VB = 0,5 . Pu + 0,5 . qu . L = 0,5 x 288,25 + 0,5 x 35,04 x 5 = 231,72 kN MA = MC = Va . ¼ . L – 0,5 . qu . (1/4 L) 2 = 231,72×1/4×5−0,5×35,04×(1/4×5)2 = 262,28 kNm Mmax = MB = Va . 0,5 . L – 0,5 . qu . (1/2 L) 2 = 231,72×0,5×5−0,5×35,04×(1/2×5)2 = 469,81 kNm Cb = 2,3 C M . 3 B 4.M A 3.M Mmax 2,5. Mmax . 12,5 < + + + Cb =

28 ,

262

3

81 ,

469

4 2,28

6

2

3 469,81

2,5

469,81

12,5

×

+

×

+

×

+

×

= 1,27 < 2,3 Mp= Zx . fy = 2.535×4.100= 10.393.500 kgcm = 103.935 kgm Mr = Sx.(fy-fr)=1.489×(4100−700) = 5.062.600kgcm = 50.626 kgm Mn =     − − − + Lp Lr Lb Lr Mr Mp Mr Cb ( ) Mn =     − − − + 04 , 171 82 , 641 500 82 , 641 ) 626 . 50 935 . 103 ( 626 . 50 27 , 1 Mn = 84.628,82 kgm < Mp = 103.935 kgm Maka, diambil Mn = 84.628,82 kgm = 8.462.882 kgcm Mu = MD + ML2 = 62,37 + 329,06 = 391,43 kNm = 3.990.156 kgcm Mu = 3.990.156 kg.cm Ф Mn =

0 ,

9 ×

8.462.882 =

7.616.593,

36 kgcm

Mu < Ф Mn...OK

5.2 Perencanaan Gelagar Memanjang

Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih profil WF Box dengan dimensi : 800 x 600 x 22 x 38.  Kontrol Penampang • Badan : h = d – 2 ( t f + r ) = 800 – 2 ( 38 + 0 ) = 724 mm tw h ≤ fy 1680 22 724 ≤ 410 1680 32,91 ≤ 82,97 → OK • Sayap : f t 2 b ≤ fy 170 38 x 2 600 _≤ 410 170 7,89 ≤ 8,40 → OK Penampak kompak : Mn = Mp

(5)

 Kontrol Tekuk Lateral

Lb = 200 cm (dipasang pelat stifner sejarak 200 cm sebagai pengaku lateral untuk gelagar melintang) Lp = fy E i_y × 76 , 1 = 410 200000 41 , 16 76 , 1 × × = 637,927 cm Lb < Lp → Bentang Pendek Karena bentang pendek maka, Mn = Mp Mn = fy×Zx = 4.100×23.139,536 =94.872.097,60 kg.cm φMn = 0,9 x 94.872.097,6 = 85.384.888 kg.cm = 8.703,9 kNm Mu = MqD1 + ML = 1.207,53 + 4.475,25 = 5682,78 kNm φMn ≥ Mu ....OK

• Perhitungan Pelat Kopel

Pelat kopel dihitung untuk menghubungkan antar gelagar melintang dengan profil WF Box 800×300×22×38

Nu = 121.029,25 kg (Frame 738-Komb.DL+UDL+KEL+T)

1. Mencari Angka Kelangsingan Arah sumbu kuat (sumbu x)

52 , 43 17 , 32 1400 1 . = × = = x i x L k x λ 2 , 1 25 , 0 627 , 0 000 . 200 410 52 , 43 < < → = = = λ_α π π λ α λ E fy x 212 , 1 627 , 0 67 , 0 6 , 1 43 , 1 . 67 , 0 6 , 1 43 , 1 = × − = − = α λ ω x kg x fy Ag Nn c 1.113.513,421 10 157 , 1 410 38728 85 , 0 = × × = × = × ω φ Nn= 1.113.513,421 kg > Nu = 121.029,25 kg …OK

Arah sumbu lemah (sumbu y) 31 , 85 41 . 16 1400 1 . = × = = y i Ly k y λ 2 , 1 229 , 1 000 . 200 410 31 , 85 > → = = = λ_α π π λ α λ E fy y 890 , 1 229 , 1 25 , 1 . 25 , 1 2 = × 2 = = λ_α ω y kg y fy Ag Nn c 714.295,219 10 89 , 1 410 36234 85 , 0 = × × = × = × ω φ Nn= 714.295,219 kg > Nu = 121.029,25 kg …OK 2. Kekakuan Pelat Kopel

1 1 10 L I b kopel I ≥ L1 = L / 3 = 1400 / 3 = 466,67 cm

I1 = momen inersia minimum penampang tunggal lk = momen inersia pelat kopel yang dipasang I1= Imin = Iy = 17.128,126 cm 4 4 94 , 010 . 11 30 67 , 466 126 , 128 . 17 10 1 1 10 b cm L I kopel I ≥ × × = × × =

Direncanakan tebal pelat kopel, t = 12 mm maka :

94 , 010 . 11 3 2 , 1 12 1 94 , 010 . 11 3 12 1 ≥ × × ≥ × × h h t cm h h h 93 , 47 4 , 109 . 110 3 1 , 0 94 , 010 . 11 3 ≥ ≥ ≥ Diambil h = 50 cm

3. Pemeriksaan Kekakuan Pelat Kopel Syarat kekakuan pelat kopel:

τ ≤ τ’ σ ≤ σ’ σ1 ≤ σ’

Beban pada penampang: Akibat L  τ Akibat M = L × e  σ Harga 1 L y I y S D L × × = dimana: D = 2% × P = 0,02 × 121.029,25 = 2.420,585 kg kg P y D 2.858,581 80 861 , 1 80 × = ×121.029,25= = ω

Maka diambil nilai D terbesar yaitu = 2.858,581 kg Sy = A × ½ b = 387,28 × ½ × 30 = 5.809,20 cm3 Iy = 2 (Iy o + A (½ b)2) = 2 (17.164,243 + 387,28 (15)2) = 208.604,486 cm4

(6)

Gaya geser D : kg L 466,67 37.149,24 486 , 604 . 208 20 , 809 . 5 581 , 858 . 2 = × × = 2 / 73 , 928 2 , 1 50 24 , 149 . 37 2 3 2 3 cm kg t h L ₌ × × = × × = τ 2 / 1640 5 , 1 4100 6 , 0 5 , 1 6 , 0 '= × fy = × = kg cm τ τ ≤ τ’ ..Ok! Dipakai dimensi pelat kopel: t = 12 mm

h = 50 cm ; b = 30 cm Jarak antar pelat kopel = 450 cm 4. Sambungan Las Pelat Kopel

• Persyaratan ukuran las : Sambungan las sudut :

Maksimum = tebal pelat – 1,6 = 12 – 1,6 = 10,4 mm

Minimum = 5 mm (Buku LRFD, Tabel

7.1)

• Maka digunakan las ukuran 10 mm te = 0,707 . a = 0,707 x 10 = 7,07 mm • Kuat rencana las sudut ukuran 10 mm per mm

panjang

ф .Rnw = ф. te. (0,60. fuw) → Mutu las fuw = 490 MPa

= 0,75 x 7,07 x 0,60 x 490 = 1.558,935 N/mm

• Tidak boleh melebihi kuat runtuh geser pelat ф .Rnw = ф. t. (0,60. fu)

= 0,75 x 12 x 0,6 x 550 = 2.970 N/mm

• Beban tarik terfaktor, Tu

Tu = 106.544,99 kg

(Frame 737) – (Kombinasi

DL+UDLS+KELS+EQy)

Panjang total las yang dibutuhkan, Lw

Lw = 724 , 341 935 , 558 . 1 2 10 107.145,07

.

Tu

= × = x nw

R

φ

mm

Gambar 5. Detail sambungan pelat kopel dengan profil WF

VI. KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA Bentuk konstruksi pemikul utama yang dipilih sesuai dengan kriteria yang ada pada bagian Bab I adalah konstruksi busur dengan batang tarik. Pendekatan pertama bentuk geometrik busur sebagai persamaan parabola.

Gambar 6. Rancangan jembatan busur rangka f = 54 m → syarat : 5 1 L f 6 1 ≤ ≤ : 5 1 6 1 270 54 ≤ ≤ : 0,167 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ....OK H = 7 m → syarat : 25 1 L h 40 1 _≤ _≤ ) : 25 1 270 1 7 40 ≤ ≤ : 0,025 ≤ 0,026 ≤ 0,04 ....OK 6.1 Batang Tarik

Panjang dari batang tarik dicari dengan menggunakan pendekatan persamaan sumbu geometrik busur.

Tabel 1. Panjang batang tarik

Dari hasil perhitungan :

Titik L tarik 26 7.507 28 14.361 30 20.563 32 26.111 34 31.007 36 35.250 38 38.840 40 41.778 42 44.063 44 45.694 46 46.674 48 47.000

(7)

Batang tarik menggunakan profil Kabel Rod Bar M85 (Ø 82 mm). Dengan mutu Macalloy 520 Bar System. Fy = 520 Mpa;

Fu

= 660 Mpa

6.2 Kontruksi Busur

Gambar 7. Penampang busur • Kontrol Local Buckling

a. Dimensi Flens f t 2 b = 5 2 x 2

600

= 12,00 λR = fy 625 = 410 625 = 30,87 b. Dimensi Web :

• Untuk menghindari terjadinya flexural buckling pada badan.

h = d – 2 (tf + r) = 750 – 2 (25 + 0) = 700 mm w t h = 22 700 = 31,82 λR = fy 665 = 410 665 = 32.84

VII KONSTRUKSI SEKUNDER Dari hasil perhitungan didapat :

Ikatan Angin Busur Atas 2L 150.150.15

Ikatan Angin Busur Bawah 2L 150.150.15

2L 175.175.15

Ikatan Angin Pada Lantai Kendaraan 2L 200.200.20

Bracing

HB 400.400.13.21 HB 300.300.10.15 2L 200.200.20

VIII. PERHITUNGAN SAMBUNGAN

8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjang

Vu = 31.921,25 kg (gaya geser gelagar memanjang)

Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu

Mutu baut A325

fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 12 mm Mutu pelat BJ-55 Profil = 2L 90.90.12 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 12 mm

- Kekuatan geser baut Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 2 x ( π/4 x 1,22 ) = 5.598,32 kg

- Kekuatan tumpu baut Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup

= 0,75 x 2,4 x 1,2 x 1,2 x 5.500 = 14.256 kg

Yang menentukan adalah Vd = 5.598,32 kg (diambil yang terkecil)

Jumlah baut yang diperlukan

- n = Vd Vu = 5.598,32 31.921,25 = 6 baut

Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 36 mm ≤ 60 ≤ 180 mm 18 mm ≤ 40 ≤ 148 mm atau 200 mm 15 mm ≤ 40 ≤ 144 mm atau 150 mm L = 200 mm

- Luas geser pelat siku Kontrol Pelat Siku

Anv = Lmv x tL = (L – n/2 – d1) x tL = (200 – 3 – 14) x 13 /100 = 22,08 cm2 - Kuat rencana φ Rn = φ x 0,6 x fub x Anv = 0,75 x 0,6 x 8250 x 22,08 = 81.972 kg

Karena 2 siku maka : 2 φ Rn > Vu

2 x 81.972 > 31.921,25 kg

163.944 kg > 31.921,25 kg → OK

8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Tarik Busur

Vu = 153.706,24 kg (gaya geser pada gelagar melintang)

Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu

f t

2b < λ → OK R

w

(8)

Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm

Kekuatan geser baut

Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72 ) = 14.170,74 kg

Kekuatan tumpu baut

Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup

= 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg

Yang menentukan adalah Vd= 14.170,74 kg (diambil yang terkecil)

Jumlah baut yang diperlukan

- n = Vd Vu = 14.170,74 153.706,24 = 12 baut

Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm

8.3 Sambungan Antar Batang Tarik Busur

Cek Sambungan Profil WFB 750.400.22.32 Pu = 1.718.845,89 kg

- Kekuatan geser baut

Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325

fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72 ) = 14.170,74 kg

- Kekuatan tumpu baut

Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup

= 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg

Sambungan pada 1 Flens n baut terpasang = 48 baut Vd = φ.Vd x n baut terpasang

= 14.170,74 x 48 = 680.195,65 Kg Sambungan pada Badan n baut terpasang = 15 baut Vd = φ.Vd x n baut terpasang

= 14.170,74 x 15 = 212.561,14 Kg

Total Kekuatan Baut = 1.785.513,58 Kg Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm 33,8 mm ≤ 50 ≤ 300 mm atau 150 mm

8.4 Sambungan pada Rangka Batang (L = 100 m) Cek Sambungan Profil WFB 750.400.22.25

Pu = 874.622,15 kg

- Kekuatan geser baut

Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325

= 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg

Yang menentukan adalah Vd= 14.170,74 kg (diambil yang terkecil)

Jumlah baut yang diperlukan tiap flens :

- n = 2.Vd Pu = 14.170,74 2 874.622,15 × = 32 baut

Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp

1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi :

(9)

40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm

33,8 mm ≤ 50 ≤ 300 mm atau 150 mm

8.5 Sambungan Pada Busur

Cek Sambungan Profil WFB 750.750.38.38

Pu = 4.613.407,18 kg

- Kekuatan geser baut (2 bidang geser) Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325

Kekuatan geser baut (1 bidang geser) Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72 ) = 14.170,74 kg

= 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg

Pu / 2 = 2.306.703,59 kg

- Kemampuan (2 bidang geser) n(baut) = 56,00

n .Vd = 56,00 x 28.341,49 kg = 1.587.123,18 kg

- Kemampuan (1 bidang geser) n(baut) = 56,00 n.Vd = 56,00 x 14.170,74 kg = 793.561,59 kg - Kemampuan baut φ.Vd = 1.587.123,18 + 794.561,59 = 2.380.684,78 kg φ.Vd > Vu... OK

Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm 33,8 mm ≤ 75 ≤ 300 mm atau 150 mm L = 650 mm

• Kontrol kekuatan patah : Ag = 1.652,24 cm2 An = Ag-n x d x tf-n x d x tw = 1.652,24 – ( 8 x 3,0 x 3,8) –(4 x 10 x 3,8) = 1.326,96 cm2 An = 85 % x Ag = 1404,40 cm2 u = 1 - L x = 1 -

650

43 ,

46

= 0,929 Ae = u x An = 0,929 x 1.326,96 = 1.232,18 cm2 φ .Tn = φ x fu x Ae ... (LRFD 10.1.1-2.b) = 0,75 x 5.500 x 1.232,18 = 5.082.752,65 kg > 4.613.407,18 kg φ .Tn > Pu ... OK

IX. STAGING ANALYSIS

Staging analysis untuk perencanaan Jembatan Kutai Kartanegara dengan sistem busur ini dilakukan dengan program bantu SAP 2000. Analisa ini menggunakan salah satu fitur non-liniear staged construction, yaitu dimana jembatan dirancang bertahap dari mulai pendirian kolom portal akhir hingga erection untuk busur rangka puncak.

Untuk metode pelaksanaan jembatan busur rangka ini mengunakan metode balance cantilever dengan dibantu tarikan kabel untuk menahan lendutan akibat berat sendiri. Sedangkan untuk pemasangan profil menggunakan crane ponton selama proses erection berlangsung. Untuk lebih jelasnya akan diberikan ilustrasi urutan tahapan pelaksanaan jembatan.

 Stage 1

Pembangunan dimulai dari struktur bawah yaitu : pemancangan, pembuatan pilar, dan abutment. Kemudian didirikan kolom portal akhir yang menumpu pada perletakan sendi, dilanjutkan dengan pemasangan segmen rangka busur. Pengerjaan dilakukan dua sisi.

Gambar 8. Stage 8  Stage 2

Dilanjutkan pengecekan terhadap frame rangka untuk side span jika terjadi kantilever sepanjang 1.λ = 5 m.

(10)

Gambar 9. Stage 2

 Stage 3

Pemasangan frame rangka untuk main span sepanjang 1.λ= 5 m untuk mengimbangi berat rangka pada stage 2.

Gambar 10. Stage 3  Stage 4

Pemasangan frame rangka untuk side span 2.λ = 10 m dan untuk main span 1λ= 5 m.

` Gambar 11. Stage 4  Stage 5

Temporary tower mulai didirikan untuk menopang berat struktur dengan mengandalkan kekuatan tarikan kabel. Kabel pada side span diberi tarikan sebesar 3.000 kN, sedangkan pada main span diberi gaya tarikan kabel sebesar 1.000 kN.

Pemasangan frame rangka untuk side span 4.λ = 20 m dan untuk main span 3.λ= 15 m.

Pemasangan frame rangka untuk side span 1.λ = 5 m dan untuk main span 1.λ= 5 m. Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 7.000 kN dan main span sebesar 1.500 kN.

Pemasangan frame rangka untuk side span 4.λ = 20 m dan untuk main span 4.λ= 20 m.

(11)

 Stage 9

Pemasangan frame rangka untuk side span 1.λ = 5 m dan untuk main span 1.λ= 5 m. Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 5.000 kN dan main span sebesar 3.000 kN.

 Stage 10

Pemasangan frame rangka untuk side span 5.λ = 25 m.

Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 5.000 kN dan main span sebesar 3.000 kN.

Pemasangan frame rangka untuk main span 4.λ = 20 m.

 Stage 13

Tambahan gaya tarikan kabel untuk main span sebesar 3.000 kN.

Pemasangan frame rangka untuk main span 3.λ = 15 m.

 Stage 15

Pemasangan frame rangka untuk side span 2.λ = 15 m.

Tambahan gaya tarikan kabel untuk main span sebesar 6.000 kN.

Gambar 10.16 Stage 16

 Stage 17

Pemasangan frame akhir rangka utama untuk main span.

(12)

 Stage 18

Pemasangan kabel penggantung, batang tarik serta gelagar memanjang.

Gambar 10.18 Stage 18

 Stage 19

Menghilangkan gaya tarikan kabel.

Gambar 10.19 Stage 19 XII. PENUTUP

a. Kesimpulan

Dari hasil perencanaan yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Mutu baja profil yang digunakan yaitu BJ-55 (fy= 410 Mpa; fu=BJ-550 MPa), sedangkan mutu beton menggunakan fc’ 30 MPa. 2. Dimensi melintang lantai kendaraan lengkap

dengan trotoar adalah 13 m untuk jalan 2 jalur 2 arah. Tinggi fokus busur adalah 7 m. 3. Pelat lantai kendaraan komposit, dengan

tebal pelat beton bertulang 254 mm. Tulangan terpasang arah melintang D16-150 dan arah memanjang D13-200.

4. Gelagar memanjang WF 450.200.9.14, gelagar melintang WFB 800.600.22.38 dengan BJ 55, lendutan 1,521 cm (UDL+KEL) dan 1,736 cm (T) ≤ 1,75 cm (Yijin).

5. Struktur utama busur berupa profil WFB 750.600.22.25; WFB 750.600.22.32; WFB 750.800.22.25; WFB 750.800.22.32; WFB 750.1500.38.38.

6. Rangka busur menggunakan profil WFB 750.800.22.25; WF 750.500.22.25; WF 750.500.22.32; WF 750.400.22.25; 750.400.22.32; WF 750.300.22.25;

7. Batang tarik menggunakan kabel rod bar M82.

8. Struktur sekunder berupa ikatan angin dengan dimensi profil yaitu 2L 150.150.15; 2L 175.175.15; 2L 200.200.20; L 175.175.15; L 100.100.10.

9. Perletakan berupa perletakan sendi dan rol.

DAFTAR PUSTAKA

Chen, Wai-Fah, Duan, Lian. 2000. Bridge

Engineering Handbook. Boca Raton. London

Departemen PU Bina Marga, 1992, Bridge

Management System (BMS).

Dien, Aristadi., 2006, Analisis Sistem Rangka

Baja Pada Struktur Jembatan Busur Rangka

Baja.

Wardana, Panji Krisna., 2002, Aplikasi Metoda

Perkuatan Jembatan Rangka Baja.

http://www.pu.go.id/bapekin/hasil%20kajian//k

ajian2.html.

Hool, G.A., & Kinne, W.S., 1943, Moveable

And Long-Span Steel Bridges (Second Edition),

New York & London, McGraw-Hill Book

Company, Inc.

Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005,

Standar Pembebanan Untuk 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.

Standar Nasional Indonesia (SNI)

03-2847-2002, Tata Cara Peerhitungan Struktur Beton

Untuk Bangunan Gedung. Departemen

Pekerjaan Umum.

Troitsky, M. S. 1994. Planning and Design of Bridge. John Wiley & Sons, Inc. New York