ABSTRAK - Jembatan Damas II merupakan salah satu jembatan yang termasuk dalam rencana Jalur Lintas Selatan (JLS) yang dicanangkan oleh Pemerintah Pusat untuk pengembangan wilayah dan ekonomi wilayah selatan Jawa Timur. Jembatan ini menghubungkan kecamatan Prigi dan Munjungan di Kabupaten Trenggalek yang terpisah oleh rintangan berupa sungai dan bantarannya yang memiliki lebar mencapai kurang lebih 180 m, maka dari itu diperlukan adanya jembatan bentang panjang.
Akan tetapi, konstruksi jembatan yang direncanakan tetap memperhatikan aspek keindahan, kemudahan dalam pelaksanaan, kuat dalam memikul beban rencana, serta memiliki biaya yang ekonomis.
Modifikasi perencanaan jembatan ini, yang awalnya berupa jembatan busur beton di bawah, memperlihatkan struktur dari jembatan yang direncanakan yang terdiri pada busur dipasang dengan pipa baja dan beton serta gaya - gaya yang terjadi dalam struktur utama ini dengan gaya aksial tekan yang terjadi lebih besar dari gaya-gaya yang lain (sama dengan jembatan busur dengan tipe yang sama yaitu jembatan busur beton seperti perencanaan awal) yang sesuai dengan tata perencanaan jembatan SNI T-02-2005.
Serta penambahan pilar penyangga agar gaya aksial pada bagian pratekan dapat diperkecil.
Dalam tugas akhir ini akan dilakukan modifikasi perencanaan jembatan Damas II, Prigi, Kab. Trenggalek dengan sistem Concrete-Steel Hybrid Half Through Arch Bridge yang memiliki panjang total mencapai 180 m dan lebar jembatan 12 m. Perencanaan dimulai dengan menentukan lantai kendaraan dan trotoar, gelagar yang digunakan (memanjang dan melintang), I-Girder Pratekan, Struktur Sekunder, Sambungan, dan Perletakan pada sisi Balok Pratekan yang direncanakan. Dari hasil perhitungan tersebut nantinya akan dituangkan ke dalam gambar teknik.
Kata Kunci : Jembatan Busur, Jembatan Concrete–
Steel Half Through Arch, Jembatan Damas II, , SNI T-02- 2005
I PENDAHULUAN
Jembatan Damas II, nantinya akan menghubungkan Kecamatan Munjungan dan Kecamatan Prigi di Kabupaten Trenggalek, direncanakan untuk dibangun oleh pemerintah Indonesia karena bertujuan untuk pengembangan wilayah serta perekonomiannya. Karena itu, pembangunan Jembatan Damas II ini diharapkan mampu mengembangkan ekonomi kecamatan Munjungan sehingga mampu berkembang seperti daerah yang lain.
Perencanaan jembatan busur tersebut nantinya akan menggunakan jumlah tiang pancang yang banyak pada tiap pilarnya. Dengan jumlah tersebut, memang dapat menahan beban (baik beban kendaraan hingga beban gempa) yang diterima. Akan tetapi dengan lebar jembatan yang sangat lebar tersebut butuh ratusan buah tiang pancang dan memberikan ruang yang lebar bagi perahu-perahu milik masyarakat sekitar untuk melewati bagian bawah jembatan.
Kondisi ideal yang diharapkan dari permasalahan yang ada adalah dilakukannya modifikasi perencanaan struktur
utama perencanaan Jembatan Damas II ini dengan rusuk busur baja yang dikombinasikan dengan beton karena kedua material ini nantinya akan bekerja sama dalam menerima beban akibat tarik dan tekan yang terjadi.
Dengan latar belakang serta kondisi ideal yang diinginkan tersebut, maka dalam penulisan tugas akhir ini akan dilakukan Modifikasi Perencanaan Jembatan Damas II, Prigi, Kab. Trenggalek dengan sistem Concrete-Steel Hybrid Half Through Arch Bridge.
II METODE
Metode yang dilakukan dalam merencanakan struktur jembatan ini dimulai dengan mengumpulkan data–data untuk perencanaan awal dari Balai Besar Perencanaan dan Pengawasan Jalan dan Jembatan Jawa Timur. Kemudian dilakukan modifikasi perencanaan pada jembatan tersebut dengan menggunakan studi literatur yang ada (dalam menentukan letak lantai kendaraan, material yang akan digunakan, dll). Setelah studi literatur yang cukup, dilakukan preliminary design jembatan tersebut dengan menentukan material yang mudah didapatkan dan dimobilisasi ke lapangan dan kemudian melakukan perhitungan untuk desain lantai kendaraan dan gelagar-gelagar yang akan digunakan (memanjang dan melintang). Setelah itu, dilakukan permodelan untuk struktur-struktur utama yang akan digunakan dengan menggunakan program bantu dalam melakukan pembebanan yang akan terjadi pada jembatan tersebut nantinya. Hasil dari program bantu tersebut akan membantu dalam melakukan analisa struktur-struktur utama tersebut. Apabila analisa yang didapatkan belum memenuhi syarat ketika dilakukan pengontrolan, maka dilakukan proses ulang dengan menentukan dimensi yang cocok. Dan apabila analisa yang didapat memenuhi syarat, maka tugas akhir ini berakhir.
Data-data perencanaan secara keseluruhan adalah mencakup data umum jembatan, data bahan, dan data tanah.
Data Umum Perencanaan Jembatan
Nama Jembatan : Jembatan DAMAS II
Lebar Jembatan : 11 meter
Letak Lantai Kendaraan : Di atas.
Lebar Rintangan : ± 150 meter
Elevasi Dasar Sungai : + 20,074 m Elevasi Muka Air Normal : + 22,368 m Elevasi Muka Air Banjir : + 23,157 m
Bentang Jembatan : 180 meter
Nama Sungai : Sungai Prigi
Lokasi : Prigi, Kabupaten
Trenggalek
Kecepatan Angin : 35 m / s
Zona Gempa : Zona Gempa 6
PRELIMINARY DESIGN
Meliputi data-data perencanaan awal yang mencakup perkiraan dimensi awal dari elemen struktur, penentuan mutu bahan dan material yang akan digunakan. Data-data umum jembatan yang akan direncanakan ulang adalah sebagai berikut :
MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN DAMAS II, PRIGI, KAB. TRENGGALEK DENGAN SISTEM CONCRETE – STEEL HYBRID HALF THROUGH ARCH
Mochamad Syaiful Arif, Ir. Mudji Irmawan, MS., Ir. Faimun, M.Sc., Ph.D.
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: msyaifularif@yahoo.com, irmawan@ce.its.ac.id, faimun@ce.its.ac.id
Data Perencanaan Jembatan
Lebar Jembatan = 12 meter.
(Total = 17,305 m) Bentang Jembatan = 180 meter.
Letak Lantai Kendaraan = Di tengah.
Tinggi Jembatan = ±18,200 meter.
Struktur Utama = Jembatan Pelengkung dari Beton dan Baja
Data Bahan
Kekuatan Tekan Beton ( f’c ) = 35 MPa Tegangan Putus Baja ( fu ) = 410 MPa Tegangan Leleh Baja ( fy ) = 250 MPa Mutu Profil Baja BJ 41 dengan :
Tegangan Putus ( fu ) = 410 MPa Tegangan Leleh ( fy ) = 250 MPa
Penentuan Dimensi Tebal Pelat Minimum dengan Beton Bertulang berdasarkan BMS 1992 Pasal 6.7.1.2
200 ≤ D ≥ 100 + 0,04 L
(D dalam satuan mm, sedangkan L dalam m) III HASIL DAN PEMBAHASAN A. PERENCANAAN TEBAL PELAT LANTAI
Menurut BMS 1992 Pasal 6.7.1.2, disebutkan bahwa untuk tebal pelat lantai minimum untuk lantai kendaraan harus memenuhi persyaratan berikut ini :
Gambar 3.1 Potongan Lantai Kendaraan
Untuk Tebal Pelat Beton (d3) direncanakan 250 mm / 25 cm.
Untuk Tebal Lapisan Aspal (d4) direncanakan 50 mm / 5 cm.
Penulangan Arah Melintang : Ø 16 – 125
Penulangan Arah Memanjang : Ø 10 – 100
Untuk perencanaan trotoar, akan direncanakan dengan pagar pembatas / railing (Gambar 3.2)
Gambar 3.2 Trotoar / Kerb
Penulangan Kerb : Ø 16 – 125
B. PERENCANAAN GELAGAR MEMANJANG Untuk perencanaan gelagar memanjang akan digunakan berupa Profil WF 500 x 300 x 11 x 15 dengan BJ 41 (Gambar 3.3) dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002.
Gambar 3.3 Dimensi Gelagar Memanjang yang Dipakai C. PERENCANAAN GELAGAR MELINTANG
Untuk perencanaan gelagar melintang akan digunakan berupa Profil WF 1400 x 700 x 25 x 50 dengan BJ 41 (Gambar 3.4) dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002.
Gambar 3.4 Dimensi Gelagar Melintang yang Dipakai Direncanakan menggunakan shear connector sepanjang balok melintang (17,305 m) untuk menahan gaya T akibat tegangan plastis yang terjadi sebanyak 180 buah yang disusun dengan 2 baris (Gambar 3.5). dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002
Gambar 3.5 Perencanaan Shear Connector D. PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA
BUSUR PIPA
Perencanaan busur utama pada bentang tengah menggunakan pipa baja (steel tube arch ribs), dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002, memiliki spesifikasi sebagai berikut :
Gambar 3.6 Dimensi Busur Utama Pipa Baja Dikontrol dengan kapasitas terhadap gaya aksial tekan (dominan), geser, momen, dan tegangan dalam yang terjadi.
BUSUR BETON
Perencanaan busur utama pada bentang yang menggunakan material beton memiliki spesifikasi sebagai berikut :
Gambar 3.7 Dimensi Busur Utama Beton
Data perencanaan untuk material struktur utama yang terbuat dari beton ini adalah sebagai berikut :
f’c = 35 MPa
fy = 390 MPa
L = 7,832 m
Gambar 3.8 Kapasitas Struktur Busur Beton Dari hasil analisa program PCACOL didapatkan untuk struktur busur beton ini menggunakan tulangan longitudinal 44 D57 (1,82%) dengan mengacu pada SNI 03-2847-2002 Pasal 23.4.3.1.
Luas total penampang sengkang tertutup persegi tidak boleh kurang dari :
A = 0,3 x x − 1
A = 0,3 x x − 1
S adalah spasi tulangan transversal pada arah longitudinal dan harus sesuai dengan ketentuan SNI 03- 2847-2002 pasal 23.4.4.1 - 23.4.4.3, nilai s diambil nilai terkecil dari :
¼ × b kolom = ¼ × 2500 = 625 mm
6 × D = 6 × 57 = 342 mm
100 ≤ s ≤ 150 mm Diambil s = 100 mm
A = 0,3 x s x h x f′
f x A
A − 1
= 0,3 x 100 x (2500 − 50 x 2 − 8 x 2) x 35 390
x 2500 x 2500 2400 x 2400 − 1
= 545,569 mm
A = 0,3 x s x h x f′
f
= 0,3 x 100 x (2500 − 50 x 2 − 8 x 2) x 35 390
= 1925,538 mm
digunakan 7 D20 - 100 (As = 2199.115 mm2).
Pengekangan dipasang sepanjang lo, yaitu:
lo ≥ h = 2500 mm
lo ≥ 1/6. ln = 1/6 x (4500 -700) = 633.33 mm
lo ≥ 500 mm
diambil daerah sendi plastis atau lo= 2500 mm.
BATANG TARIK
Batang tarik ini dipasang pada busur yang berupa profil WF 1400 x 600 x 18 x 20 (Gambar 3.9) dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002. Profil ini dipesan khusus dari pabrik (langsung berupa fabrikasi dengan memesan beberapa segmen).
Gambar 3.9 Dimensi Batang Tarik
Dikontrol dengan kapasitas terhadap gaya aksial tarik (dominan), geser, momen, dan tegangan dalam yang terjadi.
KABEL PENGGANTUNG
Pada perencanaan kabel penggantung (hanger cables), jenis dan karakteristik kabel yang digunakan adalah sebagai berikut :
(MULTI STRAND CABLES)
Diameter Nominal Strand = 15,240 mm.
Luas Penampang Kabel (A) = 314,519 mm2.
Modulus Elastisitas (Es) = 2,0 x 105MPa.
Tegangan Putus Baja (fpu) = 1860 MPa.
Besar tegangan leleh untuk 1 kabel (fpe) adalah 70 % dari tegangan putus baja :
f = 70 % x f
= 70 % x 1860
= 1302 MPa = 1302 N mm
Dari hasil analisis (menggunakan software bantu tersebut) didapatkan gaya tarik awal pada kabel - kabel tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1 Gaya Tarik pada Hanger Cables
Sebagai contoh, akan diambil satu bagian yang memiliki nilai terbesar yaitu 1016.798 kN.
A = P f =
1016798
1302 = 780,951 mm A
A = 780,951
182.415 = 4,281 ≈ 5 strand
Jadi dalam satu kabel akan digunakan sebanyak 5 buah strand dalam 1 kabel penggantung.
PILAR PENYANGGA
Data perencanaan untuk pilar penyangga yang terbuat dari beton ini adalah sebagai berikut :
f’c = 35 MPa fy = 390 MPa L = 5,073 m
Pu = 4338,549 kN = 4338549 N.
Vu = 1896,707 kN = 1896707 N.
Mu = 4823,715 kN = 4823715 N.
Dari hasil analisa program PCACOL didapatkan untuk struktur busur beton ini menggunakan tulangan longitudinal 28 D57 (1,16%) dengan mengacu pada SNI 03 - 2847 - 2002 ( Sama seperti busur beton ).
Gambar 3.10 Dimensi Pilar Penyangga
BALOK PRATEKAN
Spesifikasi girder pratekan (Design of Prestressed Concrete Structures by T.Y. Lin) yang akan digunakan balok berbentuk I-Girder (Gambar 3.11) yang ditambah
dengan balok diafragma berdimensi 1000 x 800 pada bagian tengah penampang.
Gambar 3.11 Spesifikasi Balok I-Girder E. PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
Dimensi dari gelagar pengaku menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 15 (Gambar 3.12) dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002.
Gambar 3.12 Dimensi Gelagar Pengaku F. PERENCANAAN SAMBUNGAN
SAMBUNGAN GELAGAR MEMANJANG–
MELINTANG
Dilakukan dengan menggunakan pelat siku dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002 Pasal 13.1 – 13.4, yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Pelat Siku : L 120 x 120 x 15 ; BJ 41 Diameter Baut : 16 mm (Ulir) ; BJ 50
Karena direncanakan akan dilubangi dengan menggunakan mesin bor, maka diameter baut (Dbaut) menjadi 16 + 1,5 = 17,5 mm.
Dipasang sejumlah 6 baut pada gelagar memanjang dan 6 baut pada gelagar melintang.
Gambar 3.13 Sambungan ke Gelagar Melintang
Gambar 3.14 Sambungan ke Gelagar Melintang
Hanger Pu Pu
Cables ( kN ) ( N ) 1 1016.798 1016798
2 725.616 725616
3 646.394 646394
4 609.274 609274
5 584.853 584853
6 567.632 567632
7 557.135 557135
8 554.707 554707
9 557.522 557522
10 568.530 568530
11 586.561 586561
12 612.573 612573
13 652.194 652194
14 727.988 727988
15 982.064 982064
SAMBUNGAN GELAGAR MELINTANG–BATANG TARIK
Dilakukan dengan menggunakan pelat siku dengan mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002 Pasal 13.1 – 13.4, yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Pelat Siku : L 150 x 150 x 16 ; BJ 41 Diameter Baut : 18 mm (Ulir) ; BJ 50
Karena direncanakan akan dilubangi dengan menggunakan mesin bor, maka diameter baut (Dbaut) menjadi 18 + 1,5 = 19,5 mm.
Dipasang sejumlah 14 baut pada gelagar melintang dan 14 baut pada batang tarik.
Gambar 3.15 Sambungan ke Gelagar Melintang
Gambar 3.16 Sambungan ke Gelagar Melintang
SAMBUNGAN GELAGAR PENGAKU-KLEM KABEL GANTUNG
Dilakukan dengan menyambung kedua elemen tersebut (klem dan gelagar pengaku) dengan menggunakan sambungan las yang mengacu pada SNI 03 - 1729 - 2002 Pasal 13.5.3, yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Las : yang memiliki tebal 10 mm Mutu Las : FE90xx
Gambar 3.15 Sambungan Gelagar Pengaku – Klem Kabel
SAMBUNGAN GELAGAR MEMANJANG–BALOK MELINTANG TEPI
Menggunakan AISC T-DG01-Column Base Plate (karena strukturnya yang mirip dengan base plate pada struktur bangunan baja).
Didapatkan :
Dimensi Pelat Baja = 600 x 600 Tebal pelat penyambung = 4 cm.
Panjang Pengangkeran = 50 cm.
Gambar 3.16 Sambungan Gelagar Memanjang ke Pelat Baja
Gambar 3.17 Sambungan Gelagar Memanjang - Balok Melintang Tepi
SAMBUNGAN BATANG TARIK–STRUKTUR UTAMA BETON
Menggunakan AISC T-DG01-Column Base Plate (karena strukturnya yang mirip dengan base plate pada struktur bangunan baja).
Didapatkan :
Dimensi Pelat Baja = 600 x 600 Tebal pelat penyambung = 8 cm.
Panjang Pengangkeran = 65 cm.
Gambar 3.18 Sambungan Batang Tarik ke Pelat Baja
Gambar 3.19 Sambungan Batang Tarik – Struktur Utama Beton
SAMBUNGAN BUSUR UTAMA PIPA BAJA DAN BUSUR UTAMA BETON
Menggunakan AISC T-DG01-Column Base Plate (karena strukturnya yang mirip dengan base plate pada struktur bangunan baja).
Didapatkan :
Dimensi Pelat Baja = 2000 x 2000 Tebal pelat penyambung = 14 cm.
Panjang Pengangkeran = 166 cm. ( Masing - masing Angker )
Gambar 3.20 Sambungan Busur Utama Baja – Busur Utama Beton ( Arah X dan Y )
Gambar 3.21 Sambungan Busur Utama Baja – Busur Utama Beton (Arah X dan Y)
G. PERENCANAAN PERLETAKAN
Direncanakan perletakan / elastomer pada abutment di mana sebagai tempat bertumpunya balok - balok pratekan dengan dimensi elastomer yang direncanakan adalah 850 mm x 850 mm x 87 mm. (Gambar 3.22)
Gambar 3.22 Dimensi Elastomer IV KESIMPULAN
Setelah dilakukan analisis melalui tugas akhir ini, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut :
1.)
Lay our rencana modifikasi jembatan Damas II dengan sistem Concrete - Steel Hybrid Half Through Arch.2.)
Dimensi lantai kendaraan yang digunakan adalah: Pelat Beton 250 mm.
Lapisan Aspal 50 mm.
Tinggi Kerb 250 mm.
3.)
Dimensi penampang yang digunakan pada Jembatan Damas II, yaitu: Gelagar Memanjang : WF 500 x 300 x 11 x 15
Gelagar Melintang : WF 1400 x 700 x 25 x 50
Prestressed Concrete: I Girder dengan tendon Strands 5 - 12
Busur Baja : D = 1600 mm dan t = 70 mm.
Busur Beton : b = 2500 mm dan h = 2500 mm.
Batang Tarik : WF 1400 x 600 x 18 x 20
Kabel Penggantung : D = 150 mm
4.)
Dalam melakukan analisis terhadap bagian struktur utama yang bermaterialkan baja telah sesuai dengan persyaratan yang ada dan memenuhi terhadap gaya dalam yang akan terjadi.5.)
Dalam melakukan pengontrolan masing – masing dimensi struktur jembatan telah sesuai dengan persyaratan yang ada.6.)
Mengenai teknis pelaksanaan pembangunan jembatan ini dituangkan dalam gambar - gambar yang terletak pada bagian lampiran.V SARAN
Saran yang dapat diberikan penulis adalah sebagai berikut :
1.) Perlu dilakukan analisis dan perencanaan untuk bangunan bawah sesuai dengan kondisi tanah setempat yang berupa tanah lunak.
2.) Konstruksi bangunan atas dapat menggunakan konstruksi dari material beton ( dapat berupa box girder, dll )
DAFTAR PUSTAKA
[ 1 ] Badan Standarisasi Nasional. 2005. SNI T – 02 - 2005 Standar Pembebanan Untuk Jembatan.
Jakarta: BSN.
[ 2 ] Direktorat Jendral Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum, Bina Program Jalan, 1992, Bridge Management System ( BMS ).
[ 3 ] Badan Standarisasi Nasional. 2002. SNI 03 - 1729 - 2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Jakarta: BSN.
[ 4 ] Badan Standarisasi Nasional. 2002. SNI 03 - 2847 - 2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta : BSN.
[ 5 ] Lin, T.Y.. 1963. Design of Prestressed Concrete Structures. United States of America. John Wiley & Sons, Inc.
[ 6 ] American Institute of Steel Construction, Inc..
1990. AISC T - DG01 - Column Base Plate.
United States of America : American Institute of Steel Construction, Inc.,2003.
[ 7 ] Arif, M. S.. 2013. Modifikasi Perencanaan Jembatan Damas II, Prigi, Kab. Trenggalek Dengan Sistem Concrete – Steel Hybrid Half Through Arch. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2013. (Belum Dipublikasikan)
