Abstrak – Jembatan didefinisikan sebagai
suatu struktur yang berfungsi sebagai penghubung bagian jalan yang terputus akibat adanya rintangan dibawahnya seperti sungai, danau, lembah, jaringan irigasi, dan lain sebagainya. Dengan runtuhnya Jembatan Kutai Kartanegara pada tanggal 26 Nopember 2011 maka menyebabkan banyak kerugian, salah satunya adalah terputusnya arus transportasi antara daerah Tenggarong dan Samarinda.
Dalam desain modifikasi untuk pengganti Jembatan Kutai Kartanegara ini digunakan sistem jembatan tipe cable stayed dengan two vertical planes system. Jembatan dibagi menjadi 3 bentang, yaitu dua bentang sisi masing – masing sepanjang 100 M dan bentang utama sepanjang 270 M, lebar lantai kendaraan adalah 7 M dengan pembagian dua lanjur dua arah. Konfigurasi kabel arah melintang two vertical planes system dan arah transversal digunakan sistem harp. Material yang menyusun pelat lantai kendaraan merupakan elemen komposit antara beton bertulang dengan compodeck, profil balok memanjang (ribs), melintang adalah baja WF dan kantilever disusun dari pelat beton bertulang dengan compodeck. Untuk struktur utama digunakan profil boks baja dan struktur pylon tersusun dari material beton bertulang dimana pylon berjumlah dua buah dan terletak pada masing – masing ujung dari bentang utama.
Perancangan ini menggunakan program bantu MIDAS/CIVIL sebagai alat untuk proses analisa struktur utama dan melakukan analisa proses staging analysis, dimana hasil analisa pada saat servis / statis dibandingkan dengan hasil analisa pada saat pelaksanaan konstruksi. Untuk perhitungan dan analisa struktur digunakan program bantu SAP 2000 dan AUTOCAD untuk penggambaran akhir.
Hasil analisa dari desain modifikasi berupa dimensi struktur sekunder dan primer dari jembatan dengan acuan peraturan BMS ’92, RSNI T-12-2004, RSNI T-02-2005, RSNI T-03-2005.
Kata Kunci : Cable stayed, two vertical planes system, harp system
I. PENDAHULUAN
Jembatan secara umum dapat didefinisikan
sebagai suatu konstruksi yang menghubungkan dua bagian jalan yang terputus akibat rintangan yang terdapat dibawahnya. Rintangan ini dapat berupa sungai, lembah, jaringan irigasi dan lain sebagainya.Jembatan Kutai Kartanegara merupakan jembatan gantung ke – 3 (tiga) yang telah dibangun di Indonesia, jembatan ini merupakan penghubung antara daerah Tenggarong dengan Samarinda dan melintasi Sungai Mahakam. Konstruksi eksisting Jembatan Kutai Kartanegara adalah jembatan gantung sistem kabel tunggal (single catenary cable) dengan rangka baja standart bina marga. Jembatan Kutai Kartanegara ini mempunyai bentang utama
(main span)sepanjang 270 M dan dua buah bentang
sisi (side span) masing – masing sepanjang 100 M yang terletak di samping kanan – kiri bentang utama. Terdapat dua buah konstruksi pylon pada masing – masing akhir dari bentang utama, dan dua buah blok angkur yang terdapat pada masing-masing akhir bentang sisi.
Jembatan Kutai Kartanegara dibangun mulai pada tahun 1996 dan selesai pada tahun 2000, kemudian pada tahun 2001 jembatan diresmikan dan dibuka untuk umum. Jembatan Kutai Kartanegara runtuh pada tanggal 26 Nopember 2011. Adapun kronologis keruntuhan Jembatan Kutai Kartanegara adalah sebagai berikut :
PERANCANGAN ULANG JEMBATAN KUTAI
KARTANEGARA DENGAN SISTEM CABLE
STAYED
Damar Yanda Pawitan, Budi Suswanto, Hidayat Soegihardjo M.
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
1. Jembatan diresmikan pada tahun 2001, kemudian pada tahun 2006 dilakukan monitoring terhadap jembatan yang hasilnya adalah:
Chamber bentang tengah jembatan mengalami penurunan elevasi 50 cm dari tahun 2001.
Perenggangan terjadi pada pilar 2 (dua) sebesar 18 cm, padahal pada tahun 2001 hanya 8 – 10 cm.
Blok angkur 1 (arah Tenggarong) mengalami pergeseran.
2. Pada tahun 2007 PU Bina Marga Kutai Kartanegara menjalankan dua item pekerjaan yaitu, pengisian pasir pada blok angkur dan pemasangan expansion joint. 3. Pada tahun 2008, pergerakan di pilar sudah
tidak bertambah dan diketahui bahwa pylon 1 miring 15 – 30 cm ke arah Tenggarong dan pylon 2 miring 8 – 10 cm ke arah Samarinda.
4. Pada tanggal 20 Oktober 2011 diadakan rapat PCM antara Dinas PU Kutai Kartanegara dengan PT. Bukaka Teknik Utama serta Konsultan Pengawas PT. Archita. Hari itu PT. Bukaka Teknik Utama mengajukan surat permohonan kepada PPTK perihal penutupan akses jembatan selama proses penyesuain chamber berlangsung.
5. Pada tanggal 24 Nopember 2011 Dinas PU melihat PT. Bukaka Teknik Utama mengeset sangkar kerja pada siang hari, dan pada tanggal 25 Nopember 2011 pihak konsultan mengawasi kontraktor mengeset jacking jembatan di sisi hilir jembatan. 6. Pada tanggal 26 Nopember 2011 siang hari,
Dinas PU melihat kontraktor mengeset jacking di sisi hulu jembatan, dan pada tanggal 26 Nopember 2011 sore hari Jembatan Kutai Kartanegara mengalami keruntuhan.
Keruntuhan dari Jembatan Kutai Kartanegara ini diperkirakan terjadi pada saat proses maintenance jembatan berlangsung, yaitu pada saat proses
jacking clamp berlangsung. Dengan runtuhnya
Jembatan Kutai Kartanegara ini mengakibatkan terputusnya arus lalu lintas yang melewati Jembatan tersebut, sehingga diperlukan sebuah jembatan
pengganti yang mampu mengembalikan fungsi awal dari Jembatan Kutai Kartanegara tersebut. Terdapat beberapa desain yang dapat diaplikasikan untuk perancangan ulang Jembatan Kutai Kartanegara ini, salah satunya yang dapat digunakan yaitu dengan sistem cable stayed.
Jembatan cable stayed sebenarnya sudah dikenal sejak 200 tahun yang lalu, pada masa itu jembatan cable stayed dibangun dengan menggunakan kabel vertikal dan miring yang masih merupakan kombinasi jembatan modern (Supriyadi 2000). Sejak saat itu jembatan cable stayed banyak mengalami perkembangan dan mempunyai bentuk yang bervariasi baik dari segi jenis material yang digunakan maupun segi estetika. Pada umumnya jembatan cable stayed menggunakan gelagar baja, rangka beton, atau beton pratekan sebagai gelagar utama (Zarkasi dan Rosliansyah, 1955). Pemilihan bahan gelagar tergantung pada ketersediaan bahan, metode pelaksanaan dan harga konstruksi. Penilaian parameter tersebut tidak hanya tergantung pada perhitungan semata melainkan masalah ekonomi dan estetika lebih dominan.
Beberapa pertimbangan yang diambil mengapa sistem cable stayed dipilih untuk desain modifikasi Jembatan Kutai Kartanegara adalah:
Jembatan sistem Cable Stayed tidak memerlukan blok angkur, karena kabel dapat dipasang langsung pada gelagar atau pada lantai kendaraan.
Defleksi yang terjadi pada jembatan tipe
Cable Stayed lebih kecil daripada jembatan
dengan tipe Suspended Bridge, selain itu pada tipe Cable Stayed mempunyai kekakuan struktur yang lebih tinggi (Troistsky 1977).
Jembatan tipe Cable Stayed mampu menopang bentang yang sangat panjang dan proses ereksinya dengan cara kantilever bebas sehingga tidak mengganggu aktifitas dibawahnya (O’ Connor 1971).
Dapat mereduksi penggunaan material baja, karena jembatan tipe Cable Stayed tidak memerlukan rangka batang untuk konstruksinya.
II. METODOLOGI
Gambar 1. Diagram alur perancangan
II. PERMODELAN STRUKTUR DAN
STAGING ANALYSIS
a. Struktur jembatan dimodelkan dengan program bantu Midas / Civil, dengan memasukkan zona gempa 5 untuk analisa
spectrum analysisnya. Untuk gambar mode
yang terjadi pada struktur akan ditampilkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 2. Mode 1 T = 5,34 sec
Gambar 3. Mode 6 T = 0,91 sec b. Kontrol gempa arah X :
.
, , ,
,
Kontrol base shear :
TeqspecX≥ 0,8 x Teqx
11735,6 kN ≥ 0,8 x 4717,62 kN 11735,6 kN ≥ 3774,1 kN …….(ok) c. Kontrol gempa arah Y :
, , ,
,
Kontrol base shear :
TeqspecY≥ 0,8 x TeqY
10558,8 kN ≥ 0,8 x 4717,62 kN 10558,8 kN ≥ 3774,1 kN …….(ok)
d. Staging analysis : Untuk metode
pelaksanaan jembatan dianalisa dengan menggunakan fitur backward analysis pada Program Midas / Civil. Dimana jembatan dimodelkan dan dianalisa dari keadaan final jembatan sampai pada saat pylon dan gelagar awal didirikan. momen yang dihasilkan pada staging analysis
menghasilkan angka lebih besar daripada saat servis berlangsung, yaitu Mx = 39511,36 kNm.
Gambar 4. Kondisi final jembatan
Gambar 5. Kondisi awal jembatan
Selain itu gaya pada kabel saat staging
analysis ini juga mempunyai nilai yang lebih besar
daripada saat servis berlangsung, untuk rekapitulasi dan kontrol gaya kabel pada saat staging analysis berlangsung akan ditampilkan pada tabel dibawah ini :
Tabel 1. Kontrol luas penampang aktual kabel terhadap gaya yang terjadi
III. ANALISA STRUKTUR a. Stuktur sekunder :
- Pelat lantai kendaraan digunakan pelat beton t = 25 cm, pelat compodeck t = 1 mm dengan tulangan utama D16-200 dan D13-200 untuk tulangan susut.
Gambar 6. Penulangan pelat lantai kendaraan
- Gelagar memanjang (ribs) : Digunakan profil baja WF 500x250x12x19 dengan mutu baja BJ – 41.
- Gelagar melintang : digunakan profil baja WF 900 x 450 x 12 x 28 dengan mutu baja BJ – 41
b. Stuktur utama :
- Gelagar boks baja : Dimensi 2000 x 3000 x 50 x 50 mm dengan mutu baja BJ – 50.
Gambar 7. Detail gelagar boks baja
- Struktur dan konfigurasi kabel : Digunakan
two vertical planes system untuk konfigurasi
arah melintang dan harp system untuk arah memanjangnya. Struktur kabel menggunakan jenis paralel VSL 7 - wire
strand dan dignakan tipe ASTM A 416-74
grade 270. Hasil kontrol penampang aktual kabel terhadap kombinasi beban adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Kontrol luas penampang actual (Asc)
- Struktur pylon : Dimensi kolom utama 3500 x 5000 mm dengan pengaku berupa balok BA 1 dan BA 2, mutu beton yang digunakan adalah f’c 50 Mpa.
Kabel Asc actual (mm2) P (kN) Pn (kN) Pn > P
S5 6300 8050.00 8202.6 OK S4 3920 4900.00 5103.84 OK S3 2380 3000.00 3098.76 OK S2 3080 3900.00 4010.16 OK S1 7560 9600.00 9843.12 OK L1 7840 10000 10207.68 OK L2 5460 6900 7108.92 OK L3 5180 6500 6744.36 OK L4 4900 6200 6379.8 OK L5 4480 5600 5832.96 OK D13-250 D16-200
Kabel Asc actual (mm2) P (kN) Pn (kN) Pn > P
S5 6300 8050,00 8202,6 Ok S4 3920 4900,00 5103,84 Ok S3 2380 3000,00 3098,76 Ok S2 3080 3900,00 4010,16 Ok S1 7560 9600,00 9843,12 Ok L1 7840 10000,00 10207,68 Ok L2 5460 6900,00 7108,92 Ok L3 5180 6500,00 6744,36 Ok L4 4900 6200,00 6379,8 Ok L5 4480 5600,00 5832,96 Ok
Gambar 8. Penampang struktur pylon
Gambar 9. Desain tulangan pada kolom utama pylon
- Elastomer : Digunakan data – data sebagai
berikut :
- Kekerasan durometer IRHD : 70 - Modulus geser (G) : 0,8 MPa - Modulus keseluruhan : 2000 MPa - Dimensi (a x b x t) : 600 x 600
x 97 mm
- Tebal selimut atas + bawah (tc) : 12 mm
- Tebal selimut sisi (tsc) : 10 mm
- Tebal karet dalam (t1) : 4@15 mm
- Tebal pelat baja (ts) : 5@5 mm
- Kekakuan rotasi (Krn) : 18887
kNm/rad
Gambar 10. Dimensi elastomer
Dengan rekapitulasi gaya – gaya yang bekerja adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Rekapitulasi beban memanjang, melintang dan vertical (kN)
IV. PENUTUP
- Kesimpulan :
1. Peraturan – peraturan yang dipakai dalam Perancangan Ulang Jembatan Kutai Kartanegara Dengan Sistem Cable Stayed adalah :
- Standar pembebanan untuk jembatan. RSNI T-02-2005
- Perencanaan gempa untuk jembatan. Pd-T-04-2004-B
- Perencanaan struktur baja untuk jembatan. RSNI T-03-2005
- Perencanaan struktur beton untuk jembatan. RSNI T-12-2004
- Peraturan perencanaan untuk jembatan. BMS 1992
2. Beban – beban yang bekerja pada jembatan adalah :
- Beban mati yang berupa berat sendiri, aksi tetap, beban superimposed dead load, beban pengaruh pelaksanaan. BALOK BA1 BALOK BA1 BALOK BA2 BALOK BA1 KOLOM UTAMA (a) (b) 82 D40 54 D40 272D40 D25-200 D25-200 600 600 97
Vertikal (kN) Memanjang (kN) Melintang (kN)
Kombinasi 1 839.2 803.9 144.9 Kombinasi 2 3912.5 2192 147.5 Kombinasi 3 2545.3 1616.9 147 Kombinasi 4 2662.5 1999.5 497.6 Kombinasi 5 2385.3 1677.2 147.8 Gempa arah X 415.1 1447 56.4 Gempa arah Y 2957.1 4355.5 1891.8 Rem - - 370.125
- Beban hidup yang berupa beban “T” truk, beban UDL dan KEL, beban angin, serta beban gempa.
3. Dari preliminary design didapat perubahan dimensi pada gelagar boks yaitu dari 1,5 m x 2,75 m menjadi 2,0 m x 3,0 m, perubahan dimensi kolom utama pylon dari 3,0 m x 4,5 m menjadi 3,5 m x 5,0 m.
4. Struktur jembatan dimodelkan dengan program bantu Midas / Civil untuk analisa struktur utama serta untuk proses analisa pada saat staging analysis berlangsung. Dimana terdapat dua konfigurasi beban, yaitu beban static dan beban gempa padaa saat servis, sedangkan pada saat staging
analysis beban yang bekerja adalah beban
mati.
5. Pada saat analisa staging analysis didapat momen yang terjadi lebih besar daripada momen saat servis berlangsung. Gaya pada kabel pada saat staging analysis juga lebih besar daripada gaya kabel pada saat servis, sehingga baik gelagar boks maupun penampang kabel perlu dilakukan kontrol analisa penampang pada saat staging
analysis.
- Saran :
1. Ketelitian dalam analisa, perhitungan serta permodelan pada proses staging analysis, macam konfigurasi beban yang digunakan dalam proses pelaksanaan serta metode yang digunakan dalam permodelan sangat berpengaruh pada perilaku struktur jembatan cable stayed.
2. Untuk keadaan proyek yang sebenarnya analisa aerodinamis tidak cukup hanya dianalisa dengan perhitungan manual saja, tetapi perlu dilakukan permodelan penuh dengan metode terowongan angin (wind
tunnel test) agar hasil analisa aerodinamis
lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
(1) Badan Standarisasi Nasional. Standar
Pembebanan Untuk Jembatan. RSNI T-02-2005.
Departemen PU Dirjen Bina Marga.
(2) Badan Standarisasi Nasional. Perencanaan
Beban Gempa Untuk Jembatan.
Pd-T-04-2004-B. Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah.
(3) Badan Standarisasi Nasional. Perencanaan
Struktur Baja Untuk Jembatan.RSNI T-03-2005.
Departemen PU Dirjen Bina Marga.
(4) Badan Standarisasi Nasional. Perencanaan
Struktur Beton Untuk Jembatan. RSNI
T-12-2004. Departemen PU Dirjen Bina Marga. (5) Bridge Management System. Peraturan
Perencanaan Teknik Jembatan.BMS 1992.
Departemen PU Dirjen Bina Marga.
(6) Troitsky, M.S. 1977. Cable Stayed Bridges:
Theory and Design. Crosby Lockwood Staples,
London.
(7) Gimsing, N.J. 1983. Cable Supported Bridges:
Concept and Design. John Wiley & Sons, Inc.
(8) Walther, R. 1999. Cable Stayed Bridges. Thomas Telford, London.
(9) Munaf, D.R., dan Ryanto, M. 2004. “Kajian Pemodelan Struktur Jembatan Cable Stayed”.
Proseding Seminar Nasional Jembatan Berpenahan Kabel. Jurusan Teknik Sipil Politeknik
Negeri Malang.
(10) O’Connor, C. 1971. Design of Bridge
Superstructure. Wiley-Interscience.
(11) Pao-Hsii Wang, Tzu-Yang Tang, Hou-Nong Zheng. 2004. Analysis of cable-stayed bridges
during construction by cantilever methods.
Computers and Structures 82 (2004) 329 - 346 . Taiwan.
