Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan Kasiman Bojonegoro Dengan Busur Rangka Baja

(1)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1

Abstrak— Pada perencanaan jembatan busur baja dalam tugas ahkir ini dijelaskan mengenai uraian proses perencaaan jembatan busur khususnya yang menggunakan rangka baja sebagai pemikul utamanya. Pada proses pendahuluan, diawali dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan masalahnya, tujuan perencanaan, batasan masalah hingga manfaat dari dibangunnya jembatan tersebut. Kemudian dijelaskan perihal dasar-dasar perencanaan dengan pedoman yang digunakan yaitu BMS 1992 (BDM dan PPTJ) dan AISC-LRFD.

Dari data yang ada, direncanakan bentang total jembatan sebesar 180m dengan 2 lajur kendaraan, masing-masing selebar 4.5m. kemudian dilakukan preliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi jembatannya. Tahap awal perencanaan adalah perencanaan bangunan atas yang terdiri dari lantai kendaraan dan trotoar, gelagar memanjang dan gelagar melintang, kemudian kontruksi pemikul utama. Analisa dengan program dilakukan setelah diketahui beban-beban yang bekerja pada kontruksi tersebut untuk mendapatkan gaya-gaya yang bekerja. Khususnya untuk kontruksi pemikul utama dan kontruksi sekundernya. Setelah gaya-gaya tersebut diketahui besarnya maka dilakukan perhitungan kontrol penampang dan perhitungan sambungan. Selanjutnya, dilakukan perencanaan perletakan, bangunan bawah dan pondasi

Kata Kunci— Jembatan busur rangka baja.

I. PENDAHULUAN

Kabupaten Bojonegoro merupakan salah satu daerah di Jawa Timur yang memiliki pertumbuhan perekonomian dan mobilitas yang sangat pesat .Sehingga pemerintahan kabupaten Bojonegoro mengupayakan pembangunan sarana dan prasarana transportasi yang mendukung. Hal ini perlu dilakukan untuk memperlancar hubungan antar satu daerah atau lebih ke daerah yang lain di Kabupaten Bojonegoro.Kecamatan Kasiman dan kecamatan Padangan merupakan titik penghubung antara kecamatan yang lain, akan tetapi ke dua kecamatan ini dipisahkan oleh sungai Bengawan Solo.

Karena itu perlu adanya pembangunan jembatan sebagai penghubung antara kecamatan Kasiman dan Padangan untuk mendukung perekonomian dan mobilitas antar daerah di Bojonegoro. Untuk mendapatkan suatu desain jembatan yang baik dan memenuhi persyaratan keamanan dan kenyamanan seperti yang sesuai dengan peraturan yang berlaku, maka perlu didesain dimensi serta kebutuhan tulangan plat, balok, tiang sandaran, pilar, abutment dan bagian jembatan lainnya yang sesuai dengan prosedur yang ada pada peraturan yang berlaku. Jembatan Kasiman-Padangan pada tugas akhir ini didesain ulang menggunakan metode busur rangka batang. Jembatan ini memiliki panjang total 180 m dan lebar 9m yang terbagi menjadi 3 bentang. Bentang terpanjang adalah bentang tengah yaiu 130m dan dua bentang yang lain masing-masing 25m

II. METODOLOGI A. Diagram Alir Metodologi

Dalam perencanaan struktur Jembatan Kasiman dimulai dengan pengumpulan data-data dan literature yang digunakan. Selanjutnya dilakukan perencanakan desain awal jembatan,Pembebanan jembatan dan analisa struktur jembatan. Untuk mengetahui kekuatan dan kestabilan stuktur perlu di lakuakan kontrol,. Agar dimengerti, maka desain jembatan dituangkan kedalam penggambaran hasil desain.

Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan

Kasiman Bojonegoro Dengan Busur Rangka

Baja

Andreanus Deva C.B, Djoko Untung, Ir.Dr.

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

(ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail

: djoko@ce.its.ac.id

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 Pengumpulan data dan literature : 1.Data umum jembatan, data eksisting, data tanah.

2.Buku-buku yang berkaitan. 3.Peraturan-peraturan yang berkaitan.

(2)

III. ANALISA DAN HASIL A. Rencana jembatan modifikasi

Perencanaan awal jembatan yang menggunakan metode pratekan yang mempunyai 5 span dan 4 pilar.Maka jembatan direncanakan ulang dengan metode jembatan busur rangka baja dengan pilar yang tidak menggangu aliran sungai.Data jembatan modifikasi adalah:

• Panjang jembatan : 180 meter

• Lebar jembatan : 11 meter

• Lebar lantai kendaraan : 9 meter

• Struktur utama : Baja BJ-50 B. Pemilihan jenis struktur

Pemilihan jenis struktur busur rangka baja dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain :

1. Panjang jembatan

Jembatan busur mampu digunakan untuk bentang hingga 600 meter. Maka jembatan busur dapat digunakan pada jembatan Kasiman denagan bentang 180 meter.

2. Tipe jembatan busur

Dalam perencanaan jembatan Kasiman akan menggunakan tipe jembatan a half-through arch bridge atau tipe jembatan dengan lantai kendaraan berada di antara busur.

3. Estetika atau keindahan

Jembatan busur memiliki bentuk yang indah. Sehingga akan enak dipandang dibandingkan dengan jembatan tipe lain.

C. Perencanaan Rangka Batang

Selain harus memiliki kekuatan yang cukup, rangka batang juga harus memiliki tinggi lengkung busur yang

f = 24 m → syarat :

5

1 L

f

6

1 _≤

_≤

(A. Hool & W.S. K) :

5

1

110

6

1

22 ≤

≤

: 0.167 ≤ 0.2 ≤ 0.2 ....OK h= 5.2 m → syarat :

25

1 L

h

40

1 _≤

_≤

(A. Hool & W.S K) :

25

1

110

1

3

40 ≤

≤

: 0.025 ≤ 0.027 ≤ 0.04 ....OK D.

.

Batang Penggantung

Panjang dari batang penggantung dicari dengan menggunakan pendekatan persamaan sumbu geometrik busur dapat dilihat pada gambar 1

Dengan program Autocad didapat Panjang Penggantung sebagai berikut :

Gambar 1 Konstruksi Pemikul Utama

Tabel 1 Panjang Penggantung

E. Konstruksi Busur

Dengan menggunakan Program Autocad didapat

bentuk geometri busur dengan nilai x dan y, dan

Δ Sn didapat dari persamaan sebagai berikut :

Δ Sn =

2 2

ΔX

)

'

1 Y

'

(Y

n n

−

₋

+

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 13 0 12 1110 9 8 7 6 5 4 3 2 1 13 0 Not OK

Perencanaan struktur bawah jembatan 1. Perencanaan kepala jembatan dan penulangannya

2. Perencanaan pondasi

Finish

Apakah profil memenuhi kontrol tekuk, geser dan lendutan?

OK Penggambaran hasil desain Frame X Y 13 0 0 12 5 0 11 10 3.83 10 15 7.33 9 20 10.5 8 25 13.33 7 30 15.83 6 35 18 5 40 19.83 4 45 21.33 3 50 22.5 2 55 23.33 1 60 23.83 0 65 24 24.000 18.000 19.830 21.330 22.500 23.330 23.830 panjang t 0.000 0.000 3.830 7.330 10.500 13.330 15.830

(3)

Tabel 2

Persamaan Parabola Busur

BUSUR ATAS

BUSUR BAWAH

Tabel 3

Berat Busur Pada Titik Buhul

BUSUR ATAS

BUSUR BAWAH

Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) 13 0 0.000 12-13 406.76 5.000 12 5 0.000 11-12 406.76 6.298 11 10 3.830 10-11 406.76 6.103 10 15 7.330 9-10 406.76 5.920 9 20 10.500 8-9 406.76 5.745 8 25 13.330 7-8 406.76 5.590 7 30 15.830 6-7 406.76 5.451 6 35 18.000 5-6 406.76 5.324 5 40 19.830 4-5 406.76 5.220 4 45 21.330 3-4 406.76 5.135 3 50 22.500 2-3 406.76 5.068 2 55 23.330 1-2 406.76 5.025 1 60 23.830 0-1 406.76 5.003 0 65 24.000 Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) 13 0 0.000 12-13 406.76 6.403 12 5 4.000 11-12 406.76 6.298 11 10 7.830 10-11 406.76 6.103 10 15 11.330 9-10 406.76 5.920 9 20 14.500 8-9 406.76 5.745 8 25 17.330 7-8 406.76 5.590 7 30 19.830 6-7 406.76 5.451 6 35 22.000 5-6 406.76 5.324 5 40 23.830 4-5 406.76 5.220 4 45 25.330 3-4 406.76 5.135 3 50 26.500 2-3 406.76 5.064 2 55 27.300 1-2 406.76 5.025 1 60 27.830 0-1 406.76 5.003 0 65 28.000 Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) gn(kg) 13 0 0.000 12-13 406.76 5.000 1,596.533 12 5 0.000 11-12 406.76 6.298 2,011.097 11 10 3.830 10-11 406.76 6.103 1,948.817 10 15 7.330 9-10 406.76 5.920 1,890.362 9 20 10.500 8-9 406.76 5.745 1,834.524 8 25 13.330 7-8 406.76 5.590 1,784.978 7 30 15.830 6-7 406.76 5.451 1,740.408 6 35 18.000 5-6 406.76 5.324 1,700.106 5 40 19.830 4-5 406.76 5.220 1,666.829 4 45 21.330 3-4 406.76 5.135 1,639.660 3 50 22.500 2-3 406.76 5.068 1,618.381 2 55 23.330 1-2 406.76 5.025 1,604.516 1 60 23.830 0-1 406.76 5.003 1,597.491 0 65 24.000 Titik Segmen X (m) Y (m) An (cm²) Δ Sn (m) gn(kg) 13 0 0.000 12-13 406.76 6.403 2,044.560 12 5 4.000 11-12 406.76 6.298 2,011.097 11 10 7.830 10-11 406.76 6.103 1,948.817 10 15 11.330 9-10 406.76 5.920 1,890.362 9 20 14.500 8-9 406.76 5.745 1,834.524 8 25 17.330 7-8 406.76 5.590 1,784.978 7 30 19.830 6-7 406.76 5.451 1,740.408 6 35 22.000 5-6 406.76 5.324 1,700.106 5 40 23.830 4-5 406.76 5.220 1,666.829 4 45 25.330 3-4 406.76 5.135 1,639.660 3 50 26.500 2-3 406.76 5.064 1,616.839 2 55 27.300 1-2 406.76 5.025 1,604.516 1 60 27.830 0-1 406.76 5.003 1,597.491 0 65 28.000

(4)

F.

.

Perhitungan sambungan

Alat sambung yang digunakan adalah baut mutu tinggi (HTB) yang perencanaannya berdasarkan AISC – LRFD.

• Kekuatan geser baut (LRFD 13.2.2.1 )

Vd = φf x Vn Dimana → Vn = r1 x b u

f

x Ab Keterangan :

r1 = Untuk baut tanpa ulir pada bidang

geser ( =0.5 )

r1 = Untuk baut dengan ulir pada bidang

geser ( =0.4 )

φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur

( =0.75 )

b u

f

= Tegangan tarik putus baut.

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak

berulir.

• Kekuatan tumpu (LRFD 13.2.2.4 )

Rd = φf x Rn

Dimana → Rn = 2,4 x db x tp x fu

Keterangan :

φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur ( =

0.75 )

db = Diameter baut nominal pada daerah tak

berulir.

tp = Tebal pelat.

fu = Tegangan tarik putus yang terendah dari baut

atau pelat.

G.

.

Perhitungan Abutment

Gambar 2 Struktur Bangunan Bawah

Data Tanah Urug : µ = 30° C = 0 '

γ

sat = 1,82 t/m '

γ

tanah = 1,72 t/m a. Tegangan tanah

Dari data tanah didapatkan : tanah

γ

= 1.72 t/m3 ; θ = 300 c = 0 '

γ

=

γ

_sat – w γ = 1.82 – 1.00 = 0.82 t/m3

• Koefisien tekanan tanah aktif menggunakan persamaan :

Ka = tan2 ( 450 – φ/2) Ka = tan2 (450 – 30/2)

= 0.33

• Beban lalu – lintas eqivalent dengan beban tanah urugan setebal 0,6 meter

σV’ =

γ

_tanah

x

z

• Tegangan horisontal tanah : ha

σ

=

σ

x

Ka

-

2 c

Ka

v

• Gaya tekanan tanah aktif per satuan lebar dinding Ea = Luas diagram tekanan tanah aktif

= hai

σ

x hi

Akibat beban lalu – lintas untuk tanah dibawahnya : Ea1 = Htot x (H1 x

γ

_tanah x Ka)

= 12.50 x (0.6 x 1.72 x 0.33) = 3.66 t/m

Akibat urugan tanah

Ea2 = 0.5 H2 x (H2 x

γ

_tanah x Ka) =

x

2

1

12.50 x (12.50 x 1.72 x 0.33) = 32.78 t/m ΣEa = Ea1 + Ea2 = 36.44 t/m

Abutment selebar 12 m, maka : ΣEa = 36.44 x 12 = 546.6 ton Letak resultan gaya tekanan tanah dari O :

z =

36.44

50 .

2

1

3

1 x

78 .

2

3

50 .

12

2

1 x

66 .

3 























₊

= 3.76 m → dari dasar abutment

Momen pada titik dasar abutment : Mo = (Ea1 .0,5h)+(Ea2 . (h1 – 1/3 h2 ))

= (3.66 x 5.375)+(32.78 x 3.583) = 137.123 tm/m

= 2056.85 tm (momen selebar 12 meter)

Ea1

Ea2

(5)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 5 H. Kontrol stabilitas

• Kontrol terhadap guling (overtuning) Σ Mguling = 2056.85 tm Σ Mpenahan = 3214.03 tm SF =

guling

M

Σ

penahan

M

Σ

≥ 1.5 SF =

2056.85

3214.03

≥ 1.5 = 1.56 ≥ 1.5 → OK!

• Kontrol terhadap geser

Faktor keamanan terhadap geser SF =

geser

gaya

n

gayapenaha

≥ 1.5 SF =

P

tgδ

.

W

≥ 1.5 Dimana :

W = Komposisi vertikal dari R = Wt (dead load) + Wabutment + tanah = 1866949.86 kg + (145683.20 x 12)

= 4398131.74 kg = 4398.13 ton

P = Komposisi horizontal dari R ( ΣEa tanah ) = 452.75 ton

δ

= Faktor lekatan/hambatan antara tanah dan pondasi

= 300 (Terzaghi & Peck untuk mtanah lempung) SF =

452.75

439.81 .

tg

30

0

= 4.59 ≥ 1.5 → OK!

• Kontrol terhadap daya dukung

Σ Momen = Σ Momen penahan – Σ Momen guling = 3252.384 – 2056.85 = 1195.53 tm Σ Wtotal = WDead Load + W(abutment + tanah)

= 1866949.86 kg + (145683.20 x 12) = 4398131.74 kg = 4398.13 ton Tegangan tanah : adm

q

=

A

V

=

12)

x

(10

4398.13

= 36.05 t/m2 Cek daya dukung tanah :

Lapisan tanah di dasar pondasi pada kedalaman – 9.0 m Pasir Berlanau γsat = 1.87 t/m3 ∅ = 0 0 C = 1.0 Untuk ∅ = 0 0 didapat : Nc = 5.14 ; Nγ = 0 ; Nq = 1.00 ; Nq/Nc = 0.20 (dari tabel Terzaghi)

Pondasi menggunakan pondasi bentuk bujur sangkar : qL =

(

1 .

3 ×

c

×

Nc

)

+

(

q

×

Nq

)

+

(

0 .

4 ×

γ

×

B

×

N

γ

)

= ) 0 10 87 . 1 4 . 0 ( ) 028 . 1 93 . 23 ( ) 14 . 5 0 . 1 3 . 1 ( × × + × + × × × = 6.68 + 24.6 + 0 = 31.28 t/m2 SF = adm L

q

=

36.05

31.28

= 0.87 < 3 → Not OK ... (Pakai tiang pancang) I.

Kesimpulan

Dari hasil perencanaan yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Dimensi melintang lantai kendaraan lengkap dengan trotoar adalah 11 m untuk jalan 2 jalur 2 arah. Tinggi fokus busur adalah 24 m.

2. Pelat lantai kendaraan komposit, dengan tebal pelat beton bertulang 250 mm. Tulangan terpasang arah melintang D16-200 dan arah memanjang D13-250. 3. Gelagar memanjang WF 400.200.12.19 melintang

WF 900.400.16.38 dengan BJ 55, lendutan 0.00132 m (UDL+KEL) dan 0.00495 m (T) ≤ 0.01375 m (Yijin).

4. Struktur utama busur berupa profil WF 500x500x19x32 , Rangka busur menggunakan profil WF 500x200x6x9 (diagonal), profil WF 500x350x12x16 (Vertikal) dan Batang tarik menggunakan WF 500 x 200 x 9 x 16.

5. Struktur sekunder berupa ikatan angin atas dengan dimensi profil yaitu WF 250 x 250 x 6 x 9 (diagonal), &Horizontal),ikatan angin pada lantai kendaraan menggunakan profil WF 350x350x12x16 , sedangkan untuk dimensi portal tengah dan portal akhir berupa profil WF 500x500x19x32 dengan menggunakan mutu baja BJ 55.

6. Perletakan berupa perletakan sendi dan rol.

7. Konstruksi abutment berupa dinding penuh setebal 2.8 m selebar 12 m untuk mendukung bentang 180 m yang ditumpu pondasi tiang pancang beton dengan diameter 0,6 m dengan kuat tekan K600, sebanyak 24

DAFTAR PUSTAKA

[1] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005. Standar

Pembebanan Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[2] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-03-2005.

Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[3] Standar Nasional Indonesia (SNI) T-12-2004.

Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum.

[4] Bridge Design Manual Bridge Management System

(BMS). 1992. Departemen Pekerjaan Umum Dirjen Bina

(6)

[5] Chen, Wai-Fah, Duan, Lian. 2000. Bridge Engineering

Handbook. Boca Raton. London