!"#"$%&$%&#'( ) *!"##$

(1)

!"# "$%&$%&#' (

) *

(2)

+ , + * , + ,"-./)" ( ) * % & ' ' ( ) ! * % + * ! ! "##$

(3)

PERENCANAAN STRUKTUR

JEMBATAN PADANGAN-KASIMAN KABUPATEN BOJONEGORO

DENGAN SISTEM BUSUR BAJA Oleh :

Ranatika Purwayudhaningsari 3107 100 516

Dosen Pembimbing : Ir. Djoko Irawan, MS

Abstrak

Pada perencanaan jembatan busur baja dalam tugas akhir ini dijelaskan perihal uraian proses perencanaan jembatan busur khususnya yang menggunakan box sebagai pemikul utamanya. Pada proses pendahuluan, diawali dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan permasalahannya, 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 104 m dengan 2 lajur kendaraan masing – masing selebar 3,5 m. Kemudian dilakukan preliminary design dengan menetukan dimensi – dimensi jembatannya.

Tahap awal perencanaan adalah perencanaan bangunan atas yang terdiri dari lantai kendaraan dan trotoar, gelagar memanjang dan gelagar melintang, kemudian konstruksi pemikul utama. Analisa dengan menggunakan program SAP 2000 dilakukan setelah dketahui beban – beban yang bekerja pada konstruksi tersebut untuk mendapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja, khususnya untuk konstruksi pemikul utama dan konstruksi sekundernya. Setelah gaya – gaya tersebut diketahui

(4)

besarnya maka dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan.

Selanjutnya, dilakukan perencanaan perletakan, bangunan bawah dan pondasi. Untuk perletakan jembatan menggunakan Elastomeric Bearing Pad. Sedangkan bangunan bawah menggunakan pilar untuk meneruskan beban dari bangunan atas ke tanah pondasi yang menggunakan tiang pancang sebagai pendukung konstruksinya.

(5)

DESIGN STRUCTURE OF PADANGAN-KASIMAN BRIDGE BY USING ARCH FRAME STEEL SYSTEM

Present :

Ranatika Purwayudhaningsari 3107 100 516

Lecture : Ir. Djoko Irawan, MS

Abstract

Design structure of Padangan-Kasiman bridge here was explained about the prosess design arch bridge especially using box steel profil as main structure. First, we explained about background why this type elected, than focus on formula to get the target to planning and design till got the solution, and explained about the benefit if the bridge was built. Here was explained about the guidance was used to design this bridge like BMS 1992 (BDM and PPTJ) and AISC-LRFD.

Based on existing data, will be built 104 meters leght, and bridge roadway width was 9 meters with 2 traffic lanes, each is 3,5 meter. Than it did preliminary design by determining its dimensions.

First step should be done was planning upper structure consist of slabs which form the roadway of a bridge and sidewalks, longitudinal and tranversal beam, than planned main structure was arch structure. Program analyse used SAP 2000. It was done after known the load was happenned at the construction. Than we would know about the force in main structure and sub structure, don’t forget to control the structure like stell tension, stell buckling, etc. After that, we could design its extention.

The final step, we planed bearing dimension, under structure, and foundation. For the bearing used Elastomeric

(6)

Bearing Pad. Upper structure used pillar which used to channel upper load to foundation which was used pilling system to support all the construction.

(7)

PERENCANAAN STRUKTUR

JEMBATAN PADANGAN-KASIMAN KABUPATEN BOJONEGORO

DENGAN SISTEM BUSUR BAJA

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada

Bidang Studi Struktur

Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

O

Olleehh::

RANATIKA PURWAYUDHANINGSARI NRP. 3107 100 516

Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :

Ir.Djoko Irawan, MS ... NIP. 131 651 440

SURABAYA AGUSTUS, 2009

(8)

i

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT atasa segala rahmad dan ridhonya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas akhir ini berjudul “Perencaaan Struktur Jembatan Padangan-Kasiman Kabupaten Bojonegoro Dengan Sistem Busur Baja “.

Pada perencanaan struktur jembatan ini diuraikan perihal perencanaan lantai kendaraan, gelagar memanjang – melintang, konstruksi sekunder, sambungan, dan perencanaan bangunan bawah, yaitu pilar dan pondasi tiang pancang. Untuk uraian secara lengkap akan dibahas dalam tiap – tiap bab.

Tugas akhir ini berusaha diselesaikan dengan sebaik-baiknya ,namun disadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik diterima demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Besar harapan bahwa tugas akhir ini kelak bermanfaat bagi para pembaca pada umumnya, dan bagi mahasiswa yang akan mengambil tugas akhir dengan tema yang sejenis yaitu perencanaan struktur jembatan.

Surabaya, Agustus 2009

(9)

ii

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini tak lupa saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu selama proses penyusunan tugas akhir ini hingga selesai, di antaranya:

1. Allah SWT. Limpahan berkah dan rahmatNya yang selalu memberikan kemudahan dan petunjuk untuk selalu bersemangat menghadapi semua rintangan kehidupan.

2. Bapak Ir. Djoko Irawan, MS selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penulisan Laporan Proyek Akhir ini. 3. Kedua orang tua yang selalu memberikan bimbingan,

semangat, dan motifasi serta do’a atas segala keputusan yang diambil

4. Bapak Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo, MS. selaku ketua jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS

5. Ibu Ir. Retno Indriyani, MS. selaku dosen wali.

6. All my best friend, Diah, makasih mau ku ganggu tiap malem lembur TA. Wiwin, makasih dah mau pinjemin printernya. Buat kalian berdua, moga kita tetap jadi sahabat sejati “till the end of time”. Buat teman kost Menur I/5f, makasih juga buat doanya.

7. Bapak, Ibu Dosen, serta seluruh Staf dan Karyawan jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS.

8. Teman-teman kantor PT. Araya Bumi Megah yang telah membantu doa dan dukungan selama ini.

serta semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, yang telah membantu terselesaikannya tugas akhir ini.

(10)

iii

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR i

UCAPAN TERIMA KASIH ii

DAFTAR ISI iii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR TABEL xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 3 1.3 Tujuan Perencanaan 3 1.4 Batasan Masalah 4 1.5 Manfaat Perencanaan 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Jembatan 7

2.2 Struktur Jembatan Busur 10

2.2.1 Elemen-elemen Struktur Dalam jembatan Busur 10 2.2.1.1 Deck Girder atau lantai Jembatan 10

2.2.1.2 Pier/Collumn 12

2.2.1.3 Batang Lengkung 12

2.3 Analisa Jembatan Busur 13

2.4 Pembebanan Pada Jembatan 13

2.4.1 Beban Tetap 14

2.4.2 Beban Lalu Lintas 15

2.4.3 Beban Lingkungan 20 2.5 Sambungan 23 2.5.1 Pengelasan 24 2.5.2 Baut 26 2.6 Pilar Pondasi 27 2.6.1 Perencanaan Pilar 27

2.6.1.1 Beban Dari Bangunan Atas 27

(11)

iv

2.6.2 Perencanaan Pondasi 30

2.6.2.1 Pemilihan Bentuk Pondasi 30

2.6.2.2 Pemilihan Bentuk Pondasi 30

2.7 Pondasi Tiang pancang 33

2.7.1 Pemilihan Tiang Pancang 33

2.7.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang 33

2.7.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok 34 2.7.4 Letak Titik Jepit Tanah Terhadap Tiang Pondasi 34 2.7.5 Perhitungan Beban Vertikal Ekivalen 37

2.7.6 Kontrol Kekuatan Bahan 37

2.8 Data Perencanaan 39

2.8.1 Data Bahan 39

BAB III METODOLOGI

3.1 Metodologi Analisis 41 3.2 Metode Penyusunan 41 3.2.1 Studi Literatur 41 3.2.2 Survei Data 42 3.2.2.1 Pengumpulan Data 42 3.2.3 Preliminari Desain 44 3.2.4 Pembebanan 45 3.2.4.1 Beban Tetap 45

3.2.4.2 Beban Lalu lintas 45

3.2.4.3 Beban Lingkungan 47

3.2.5 Perencanaan Struktur Bangunan Atas 48

3.2.5.1 Perencanaan Sandaran 48

3.2.5.2 Perencanaan Kerb dan Trotoar 48 3.2.5.3 Perencanaan Pelat lantai Kendaraan 49 3.2.5.4 Perencanaan Struktur Busur 49

3.2.6 Perencanaan Perletakan 51

3.2.7 Perencanaan Struktur Bangunan Bawah 52

3.2.7.1 Perencanaan Pilar 52

3.2.7.2 Perencanaan Pondasi 52

(12)

v

BAB IV PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN TROTOAR

4.1 Perencanaan Tebal Pelat Lantai Kendaraan 57

4.1.1 Pembebanan 57

4.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan 58

4.1.2.1 Penulangan Arah Melintang 58

4.1.2.2 Penulangan Arah Memanjang 61

4.1.2.3 Kekuatan Pelat lantai Terhadap Geser 61

4.2 Perencanaan Trotoar dan Sandaran 63

4.2.1 Perhitungan Kerb 64

4.2.2 Perhitungan Tiang dan Pipa sandaran 67 4.2.2.1 Kontrol Kapasitas Momen Balok

Tiang Sandaran 70

BAB V PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN

5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang 73

5.1.1 Pembebanan 74

5.1.2 Kontrol Kekuatan Lentur 76

5.1.2.1 Kontrol Penampang 77

5.1.2.2 Kontrol Tekuk Lateral 78

5.1.3 Kontrol Lendutan 78

5.1.4 Kontrol Geser 79

5.2 Perencanaan Gelagar Melintang 81

5.2.1 Pembebanan 81

5.2.2 Gaya Geser 85

5.2.3 Menentukan Momen Nominal Penampang

Komposit 86

5.2.4 Kontrol Lendutan 89

5.3 Perhitungan Shear Connector 93

5.3.1 Menentukan Jumlah Shear Connector (Stud)

Yang Dipakai 93

(13)

vi

BAB VI KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA

6.1 Umum 99

6.2 Batang Penggantung 100

6.2.1 Pembebanan 101

6.2.2 Kontrol Tegangan 105

6.3 Konstruksi Busur 106

6.3.1 Bentuk Geometrik Busur 106

6.3.2 Penampang Busur 108

6.3.3 Pembebanan Busur 111

6.3.4 Stabilitas Penampang Busur 123

6.3.5 Perencanaan Stiffener 125

BAB VII KONSTRUKSI SEKUNDER

7.1 Ikatan Angin Atas 129

7.1.1 Sambungan 133

7.2 Ikatan Angin Bawah 139

7.3 Portal Akhir 143

7.3.1 Balok Portal Akhir 144

7.3.2 Kolom Portal Akhir 145

7.4 Perencanaan Elastomer 151

7.4.1 Kontrol Elastomer 152

BAB VIII PERHITUNGAN SAMBUNGAN

8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjag 157 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Penggantung 160

8.3 Sambungan Batang Penggantung 161

8.4 Sambungan Batang Penggantung dan Busur 162

8.5 Sambungan Konstruksi Busur 164

8.6 Sambungan Perletakan 166

8.6.1 Balok Memanjang 166

(14)

vii

BAB IX PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN BAWAH

9.1 Umum 171

9.2 Pembebanan 171

9.2.1 Pembebanan pada Struktur Busur

(Bentang Tengah) 171

9.2.2 Pembebanan pada Struktur Prategang

(Bentang Tepi) 174

9.2.2 Pembebanan pada Struktur Bawah 180

9.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok 188 9.3.1 Perhitungan Beban Vertikal Ekuivalen (Pv) 190

9.3.2 Perhitungan Daya Dukung BH-1 191

9.4 Kontrol Kekuatan Tiang 194

9.4.1 Kontrol Terhadap Gaya Aksial Vertikal dan

Horizontal 195

9.4.2 Kontrol Terhadap Gaya Lateral 199

9.4.3 Kontrol Terhadap Gaya Momen 200

9.4.4 Kontrol Defleksi 200

9.5 Perencanaan Tulangan Pilar 202

9.5.1 Penulangan Badan Pilar 202

9.5.2 Penulangan Dasar Pilar 203

BAB X PENUTUP

10.1 Kesimpulan 207

DAFTAR PUSTAKA 209

(15)

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Layout Jembatan Padangan-Kasiman 2

Gambar 2.1 Jembatan tipe ”Deck Arch” 11

Gambar 2.2 Jembatan tipe “Through Arch” 11

Gambar 2.3 Jembatan tipe ”A Half – Through Arch“ 12

Gambar 2.4 Tambahan beban hidup 15

Gambar 2.5 Beban lajur “D” 16

Gambar 2.6 Beban truck 17

Gambar 2.7 Faktor Beban Dinamis Untuk KEL Untuk

Pembebanan Lajur “D” 19

Gambar 2.8 Gaya Rem 19

Gambar 2.9 Pembebanan Untuk Pejalan kaki 20

Gambar 2.10 Jenis las tumpul 24

Gambar 2.11 Pemakaian las sudut 25

Gambar 2.12 Kombinasi las baji pasak dengan las sudut 26

Gambar 2.13 Sambungan baut 27

Gambar 2.14 Tekanan Tanah Berdasarkan Coulomb 28 Gambar 2.15 Contoh-Contoh Pondasi Bila lapisan Pendukung

Pondasi Cukup dangkal 30

Gambar 2.16 Contoh-Contoh Pondasi Bila lapisan Pendukung

Pondasi Cukup dalam 32

Gambar 2.17 Titik Jepit Tiang 35

Gambar 3.1 Rencana Potongan Memanjang Jembatan 43

Gambar 3.2 Penampang Kerb 48

Gambar 4.1 Lantai kendaraan 57

Gambar 4.2 Momen Distribusi Arah Melintang 58

Gambar 4.3 Lintasan kritis 62

Gambar 4.4 Penulangan Kerb 67

Gambar 4.5 Dimensi sandaran 67

Gambar 4.6 Potongan Melintang Trotoar 72

Gambar 5.1 Sketsa Gelagar 73

Gambar 5.2 Pembebanan KEL 75

Gambar 5.3 Pembebanan akibat beban truck 76

(16)

ix

Gambar 5.5 Garis Pengaruh Akibat Beban Hidup 79

Gambar 5.6 Pembebanan gelagar melintang 81

Gambar 5.7 Pembebanan gelagar melintang 82

Gambar 5.8 Pembebanan akibat beban UDL & KEL 83 Gambar 5.9 Pembebanan akibat beban truck (Kondisi A) 84 Gambar 5.10 Pembebanan akibat beban truck (Kondisi B) 84 Gambar 5.11 Beban merata geser sebelum komposit 85 Gambar 5.12 Beban merata geser setelah komposit 85 Gambar 5.13 Gaya geser akibat UDL + KEL tak simetris 86

Gambar 5.13 Distribusi Tegangan Plastis 87

Gambar 6.1 Sketsa Konstruksi Pemikul Utama 100

Gambar 6.2 Pembebanan akibat UDL 103

Gambar 6.3 Pembebanan akibat beban ”D” 104

Gambar 6.4 Penampang busur 108

Gambar 6.5 Segmen busur 110

Gambar 6.6 Beban hidup UDL 113

Gambar 6.7 Beban angin pada konstruksi busur 118

Gambar 6.8 Penampang busur 123

Gambar 7.1 Ikatan angin atas 129

Gambar 7.2 Sambungan ikatan angin atas 133

Gambar 7.3 Titik simpul 1 134

Gambar 7.4 Titik simpul 2 137

Gambar 7.5 Potongan I – I 139

Gambar 7.6 Portal akhir 143

Gambar 7.7 Sambungan Balok Ke Busur 149

Gambar 7.8 Perletakan laminasi 152

Gambar 7.9 Elastomer 156

Gambar 8.1 Sambungan gelagar melintang – memanjang 160 Gambar 9.1 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL

(Bentang tengah) 172

Gambar 9.2 Profil balok Prategang 175

Gambar 9.3 Pembebanan akibat UDL dan KEL

(Bentang tepi) 176

Gambar 9.4 Posisi Sendi Plastis pada Pilar 179 Gambar 9.5 Bentuk Pilar (Tampak Melintang) 181

(17)

x

Gambar 9.6 Bentuk Pilar (Tampak Memanjang) 182

Gambar 9.7 Konfigurasi Tiang Group 190

Gambar 9.8 Daya Dukung Tanah BH - 2 Untuk 1 Tiang 193 Gambar 9.9 Reaksi Momen pada Poer akibat Pmax/min 203

(18)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jumlah lajur lalu – lintas rencana 17

Tabel 2.2 Koefisien seret Cw 21

Tabel 2.3 Kecepatan angin Rencana (Vw) 22

Tabel 2.4 Terzaghi’s Subgrade Modulus k1 36

Tabel 2.5 Harga - Harga nh Untuk Cohesionless Soil

Diperoleh Dari Terzaghi 36

Tabel 2.6 Sifat mekanis Baja Struktural 40

Tabel 4.1 Tulangan pakai untuk Pelat lantai 61

Tabel 6.1 Panjang penggantung 101

Tabel 6.2 Persamaan parabola busur 107

Tabel 6.3 Pembebanan Busur 111

Tabel 6.4 Garis pengaruh H 115

Tabel 6.5 Persamaan garis pengaruh momen 116

Tabel 6.6 Beban angin 119

Tabel 6.7 Berat penggantung 120

Tabel 9.1 Berat Pilar 178

Tabel 9.2 Data Beban 186

Tabel 9.3 Daya Dukung Tanah BH-2 Berdasarkan Luciano

Decourt (Ø50 Cm) 192

(19)