PERKUATAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN KOMPOSIT
DENGAN METODE PRATEGANG EKSTERNAL
Muhtar Wakid 1)
1)Mahasiswa Pascasarjana, Magister Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36A, Surakarta 57126; Telp. 0271-634524 ; Wahid150968@gmail.com Abstrak
Jembataan Gandong yang dibangun jaman Belanda tahun 1895 dan direhabilitasi bangunan atasnya pada tahun 1975, yang berlokasi di Kabupaten Magetan, jembatan tersebut saat ini mengalami defleksi 5 cm. Asesmen terhadap jembatan ini memberikan rekomendasi untuk dilakukan perkuatan dengan sistem Prategang Eksternal.
Jembatan Gandong berada di pusat kota magetan, mempunyai 3 bentang dengan panjang setiap bentang 12 m, lebar 12 m dengan spesifikasi beban jalan raya BM 100. Analisis struktur jembatan menggunakan formula "Rating Equation" (Dong-Ho Choi, Yong-Sik Kim and Hoon Yoo, 2003)
Hasil perkuatan ini memberikan hasil gaya prategang (T) = 23.000 kN, spesivikasi tendon menggunakan VSL Ø 13 mm, defleksi desain = 6,31 cm telah memenuhi syarat ijin.
Kata kunci: Perkuatan , Prategang Eksternal, Increment (ΔT), Lendutan, Tegangan.
A. PENDAHULUAN
Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan pembangunan, ekonomi dan teknologi beberapa dekade ini, menyebabkan terjadi peningkatan volume dan beban kendaraan berat pada jalan dan jembatan. Sehingga banyak jembatan yang dibangun dengan menggunakan desain standar terdahulu tidak dapat melayani kebutuhan lalu lintas saat ini dan memerlukan pembatasan beban, perkuatan, dan bahkan penggantian total.
Memperhatikan Kecenderungan tersebut, timbul kebutuhan akan metode untuk meningkatkan kapasitas jembatan dengan efektif dan murah tanpa banyak menghambat arus lalu-lintas yaitu dengan metode perkuatan yang dimungkinkan jenis dan variasinya.
Secara umum, perkuatan jembatan dengan metode prategang external merupakan alternatif yang efektif dan ekonomis untuk memperkuat atau merehabilitasi jembatan yang ada, sehingga tidak diperlukan penggantian atau pembangunan jembatan yang baru. Keuntungan dari teknik ini adalah meningkatkan kapasitas lentur dan geser dari struktur balok atau komponen, meningkatkan kapasitas dan umur layan misalnya peningkatan kekakuan yang diberikan dengan prategang external, dapat mereduksi defleksi dan vibrasi selama umur layan. jangkauan tegangan pada lokasi
kritis dapat juga direduksi sehingga dapat meningkatkan kinerja ketahanan terhadap fatik, sehingga deformasi atau lendutan ke bawah akibat beban pada jembatan dapat direduksi.
Jembatan Gandong dibangun pada jaman tahun 1895, bangunan bawah menggunakan pondasi langsung pasangan batu merah dengan tinggi pilar 20m, dan bangunan atas bentang 12+11,4+11,8m, lebar 3m,.menggunakan gelagar baja INP dengan lantai beton.
B. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR
TEORI
Dalam pelayanan jembatan kadang-kadang terganggu karena umur pelayanannya tidak sesuai dengan yang direncanakan. Umur pelayanan yang berkurang tersebut besar kemungkinan diakibatkan karena terjadinya peningkatan volume kendaraan dan kondisi beban berlebih (over loading) dari kendaraan berat, pengaruh lingkungan maupun terjadinya perubahan sistem struktur. Terlebih lagi pada Jembatan lama atau Jembatan yang didisain dengan standar beban B.M. 70% akan tetapi kendaraan yang melewatinya adalah standar B.M. 100% akibat adanya perkembangan suatu wilayah. Dengan meningkatnya perekonomian, maka pada saat ini sudah banyak ruas-ruas jalan yang ditingkatkan kapasitasnya dari MST 8 ton menjadi
MST 10 ton, tetapi secara umum struktur Jembatan masih berada dalam kondisi pembebanan lama yaitu dengan BM-70.
Memperhatikan hal tersebut, timbul kebutuhan akan metode untuk meningkatkan kapasitas Jembatan dengan murah dan tanpa menyebapkan banyak hambatan terhadap lalu lintas dengan metode perkuatan prategang external. Sasaran dalam sudut pandang managemen Jembatan adalah untuk menjaga agar Jembatan dalam daya layannya dengan biaya minimum. (Pedoman Konstruksi dan Bangunan Pd T-02-2004-B),
Beberapa keuntungan dan kerugian penggunaan metode prategang external adalah : 1. Keuntungan :
a.) Tidak perlu menutup arus lalu lintas.
b.) Pelaksanaan pemasangan peralatan relatif mudah.
c.) Kemudahan dalam pemeriksaan kabel dan
angkernya yang terpasang karena letaknya du luar struktur
d.) Kabel prategang dapat ditegang ulang e.) Kabel prategang dapat direncanakan untuk
dapat diganti dikemudian hari 2. Kerugian :
a.) Harus melakukan investigasi lebih dulu
guna menjamin bahwa dapat memikul adanya penambahan tegangan.
b.) Kabel prategang yang ditempatkan diluar
menjadi lebih mudah terkena korosi dan vandalisme.
1. Umur Rencana
Umur rencana bagi Jembatan diperkirakan 50 tahun kecuali :
a.) Untuk Jembatan – Jembatan sementara atau Jembatan yang dapat dibongkar pasang selama 20 tahun.
b.) Jembatan – Jembatan khusus yang
ditetapkan oleh yang berwenang sebagai Jembatan yang sangat penting bagi perekonomian atau Jembatan yang sangat strategis selama 100 tahun.
Perkiraan umur rencana tidaklah berarti bahwa struktur itu tidak dapat dipakai lagi pada akhir umur rencananya, dan juga tidak berarti bahwa Jembatan ini tetap dapat dipakai tanpa perlu diperiksa secara berkala dan dipelihara secara memadai selama umur rencana tersebut.
2. Beban dan konfigurasi tendon
Gambar 1 adalah diagram momen lentur dari
jembatan hanya didukung dikenakan beban truk dan beban garis. Gambar 1(b) adalah diagram momen lentur untuk konfigurasi tendon belok peningkatan
kekuatan tendon dihitung sehubungan dengan konfigurasi tendon yang berbeda pada Gambar.1.(b). Untuk DB - truk, perbandingan beban gandar (A , B dan C pada Gambar 1(a). ) Adalah 1/4 : 1 : 1 , dan jarak antara as roda dari DB - truk adalah K dan V. = 420 - 900 cm, beban DL - jalur terdiri dari beban merata (q) dan dua beban terkonsentrasi ( Pm dan Ps ).
a) Jenis beban hidup
b Konfigurasi tendon belok Gambar 1. Diagram momen
3. Pembebanan
A. Beban permanen
Beban permanen yang diperhitungkan dalam analisis perkuatan bangunan atas jembatan komposit ini adalah :
a) Berat plat lantai kendaraan b) Berat lapisan aspal
c) Berat air hujan dengan asumsi genangan 5 cm B. Beban Hidup
Beban UDL mempunyai intensitas q kPa dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani (L) sebagai berikut:
L 30 m : q = 8 KPa …………...( 1. ) L > 30 m : q = 8 ( 0.5 + 15 / L ) KPa …...( 2. ) Beban garis KEL dengan intensitas P ton harus ditempatkan tegak lurus dari arah lalu - lintas pada Jembatan, dan besarnya intensitas P adalah 44 KN/M
Beban “T” adalah beban yang merupakan kendaraan truk semi trailer seperti pada gambar 2.13. yang mempunyai beban pada roda sebesar 100 KN, jarak antar as dapat diubah – ubah antara 5m – 9m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang Jembatan Pada arah melintang, Terlepas dari panjang dan susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk “ T ” yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu – lintas rencana dan ditempatkan ditengah – tengah lajur lalu – lintas rencana. Lajur lalu – lintas rencana bisa ditempatkan dimana saja pada lajur Jembatan untuk mendapatkan pengaruh yang maksimum.
Faktor beban Truk (DLA) merupakan fungsi dari panjang bentang ekivalen ( LE ).
Untuk bentang tunggal
LE = L ( panjang bentang sebenarnya )
dan untuk bentang menerus LE =
L
AVL
Max Dengan pengertian :LAV = Panjang bentang rata – rata dari kelompok bentang yang disambungkan secara menerus
LMAX = Panjang bentang maksimum dalam
kelompok bentang yangdisambung secara menerus Besarnya nilai tambah DLA untuk pembebanan truk “ T “ diambil 0,3 s/d 0,4,
4. Distribusi Tegangan
Dong-Ho Choi, Yong-Sik Kim and Hoon Yoo, 2003. menunjukkan distribusi tegangan di setiap potongan dari balok komposit yang diperkuat dengan tendon eksternal dalam setiap tahap pembebanan, Beban mati dan beban hidup menyebapkan tekanan dalam beton dan flens atas baja, dan tegangan tarik pada flens bawah baja. ( fDL dan fLL) .
Kekuatan tendon eksternal menyebabkan
tegangan tekan di seluruh penampang jembatan (Gambar 2). Gaya tendon menyebabkan tegangan tarik di bagian atas, dan tegangan tekan di bagian bawah sumbu netral ( fT) . Karena gaya tendon awal yang diberikan ke jembatan di bawah beban mati,
Gambar 2. Diagram Tegangan
Total tegangan penampang ( ftotal) dihitung secara analitis seperti persamaan 3, 4 dan 5
(3) Tegangan pada lantai beton
(4) Tegangan pada flens atas
(5) Tegangan pada Flens bawah
5. Perkuatan Sistem Prategang Eksternal (PE)
kekuatan tendon awal yang diperlukan faktor rating dari jembatan yang ada ditentukan sebagai
(6) Jumlah kawat yang dibutuhkan (Nt) selanjutnya ditentukan dengan persamaan (7)
(7)
dimana φt adalah faktor reduksi kekuatan tendon, biasanya diambil sebagai 0,4 - 0,6 , dan fu adalah
kekuatan tarik tendon. Secara umum, jumlah helai ditentukan sebagai nomor bahkan lebih besar daripada yang ditunjukkan oleh Persamaan. (7). Luas penampang bruto tendon dihitung sebagai luas penampang dari setiap helai dikalikan dengan jumlah helai. Kekuatan tendon awal setiap tendon juga diperoleh sebagai nilai kekuatan tendon T dibagi dengan jumlah helai.
Tabel 1
Kenaikan gaya pada tendon akibat beban
Tendon δ11, δ1P, Δ T δ11, δ1P Belok ΔT
Sumber : Dong-Ho Choi, Yong-Sik Kim and Hoon Yoo, Jurnal
C. METODE PENELITIAN
1. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian yang dijadikan objek adalah Jembatan Gandong di Kabupaten Magetan
2. pengumpulan data
Pengumpulan data penelitian Jembatan gandong berasal dari data primer dan data skunder dengan langkah sebagai berikut :
1) Mengumpulkan data- data dari Dinas
Pekerjaan Umum Kabupaten Magetan berupa gambar rencana yang dibuat pada tahun 1975..
2) Melakukan investigasi lapangan untuk
pengambilan data lapangan berupa :
a) Pengukuran dimensi, elevasi, dengan
pesawat waterpas untuk mengetahui lendutan yang terjadi dan penambahan beban mati (overlay).
b) Pengujian mutu beton lantai dengan alat hamer test.
3) Studi literatur tentang perkuatan jembatan yang mendukung pembahasan penelitian ini.
Gambar 3 Potongan melintang Bangunan Atas 3. Bagan Alir Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan tahapan seperti gambar 2.3
Gambar 4. Diagram alir penelitian
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Analisis Jembatan lama
dari hasil analisis kekuatan jembatan lama dengan BM 100 diperoleh tegangan pada tabel 2
Tabel 2 : Tegangan pada Jembatan Eksisting
Tegangan yang terjadi
Tipe beban lantai
beton
flens
bawah Geser lendutan Beban (PMS) + (UDL) 206,81 3.181,09 3.681,83 3,08 Beban (T) 23,21 357,05 1.324,70 0,01 lendutan di lapangan 5,00 Jumlah 230,02 3.538,14 5.006,53 8,09 Batas ijin 135,00 1.392,00 1.392,00 4,0
2. Analisis Perkuatan dengan PE
Hasil analisis Perkuatan Prategang Eksternalbeban BM 100 diperoleh tegangan pada tabel 3
Tabel 3
Tegangan yang terjadi pada elemen elemen stru ktur
Tegangan yang terjadi Tipe beban
Beton flens atas
flens
Beban mati (DL) 206,81 - 133,54 3.181,09 Gaya Tendon (T) 254,56 86,28 4.169,48 - Beban hidup (LL) 164,09 - -105,96 2.524,05 Peningkatan Gaya Tendon (ΔT) 12,76 4,32 -209,00 Tegangan Total 103,58 - 118,18 1326,67 6,38 Batas ijin 135,00 1392,00 1.392,00 4,0 RF 1,2 1,2 1,2 E. KESIMPULAN
Perkuatan jembatan komposit dengan Metode Prategang External (PE) adalah teknik yang efektif untuk mengembalikan kapasitas jembatan.
Prinsip dasar perkuatan prategang external (PE) adalah menerapkan beban aksial yang dikombinasikan dengan gaya angkat untuk meningkatkan kapasitas lentur, geser, kekakuan, mereduksi defleksi dan vibrasi selama umur layan. dari struktur balok atau komponen.
Hasil analisis kapasitas existing penampang komposit adalah : Tegangan pada lantai beton = 230,02 kg/cm2 >135,00 kg/cm2 , Tegangan lentur = 3.538,14 kg/cm2 > tegangan lentur ijin = 1.392,0 kg/cm2. Tegangan geser = 5.006,53 kg/cm2 > geser ijin 1392,0 kg/cm2. dan Lendutan = 8,09 cm > lendutan ijin 4 cm.
Hasil analisis perkuatan prategang external di perlukan gaya T = 23.000 kN, dengan jenis Tendon VSL Ø 13mm,
F. SARAN
Karena dari hasil analisa jembatan gandong yang ada tidak mampu memenuhi syarat terhadap beban BM 100, maka disarankan kepada Pemerintah Kabupaten Magetan - Dinas Pekerjaan umum khususnya untuk melakukan pemeliharaan meningkatkan daya layan Jembatan gandong dengan Perkuatan Prategang External.
Metode ini dimungkinkan untuk dilaksanakan juga terhadap jembatan - jembatan yang perlu ditingkatkan daya layannya dikabupaten Magetan atau di daerah lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Pekerjaan Umum - Dirjen Bina
Marga – Direktorat Bina Program Jalan, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan -
Bagian 1 – Persyaratan Umum perencanaan, Bridge Management System (BMS 1992)
2. Departemen Pekerjaan Umum - Dirjen Bina
Marga – Direktorat Bina Program Jalan, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Bagian 2 Beban jembatan, Bridge Management System, 1992.
3. Departemen Pekerjaan Umum - Dirjen Bina
Marga – Direktorat Bina Program Jalan, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Penjelasan Bagian 2 - Beban jembatan, Bridge Management System, 1992.
4. Departemen Pekerjaan Umum - Dirjen Bina
Marga – Direktorat Bina Program Jalan, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Bagian 7 - Perencanaan Baja Struktural, Bridge Management System, 1992.
5. Departemen Pekerjaan Umum - Dirjen Bina
Marga – Direktorat Bina Program Jalan, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan - Bagian 6 – Perencanaan Beton Struktural,
Bridge Management System (BMS)1992.
6. Peraturan Perencanaan Bangunan Baja
Indonesia, Yayasan Lembaga Penyelidikan masalah Bangunan, 1984.
7. Badan Standarisasi Nasional, Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, RSNI 4 ( Draft ), Bandung, 2003.
8. Dong-Ho Choi, Yong-Sik Kim and Hoon Yoo,
External Post-Tensioning of composiye Bridges by a Rating Equation Considering the increment of a Tendon Force Due to Live
Loads, , Jurnal Departemen of Civil
Engginering Hanyang University, 2003.
9. Departemen Permukiman dan Prasarana
Wilayah Perkuatan struktur atas jembatan plat berongga dengan metode prategang eksternal, Pedoman Konstruksi dan Bangunan Pd T-02-2004-B.
10. Departemen Permukiman dan Prasarana
Wilayah Badan Penelitian dan Pengembangan, Pemeliharaan Jembatan Modul B.4.1. Jakarta 2003
11. R.P. JHONSON. Composite Structures of Steel
and Concrete Volume 1, Beams, Slabs,
Columns, and Frames for Buildings
12. Lin. Y. T. – Burns H. Ned, Desain Struktur
Beton Prategang, Jilid 1 dan 2, edisi ketiga, Erlangga, Jakarta 1996, 1997..
13. Manu Iqbal Agus, Dasar – Dasar Perencanaan Jembatan Beton Bertulang, PT Mediatama Saptakarya, Jakarta, 1995.
14. Manu Iqbal Agus, Perencanaan Teknis
Beton Pratekan ), PT Mediatama Saptakarya, Jakarta, 2001.
15. Subarkah Iman , Jembatan Baja, Idea Dharma , Bandung, 1979.
16. Roosseno, Jembatan Komposit sistim Pra
Kompresi, Departemen Pekerjaan Umum - Direktorat Jendral Bina Marga, 1978.
17. kh Sunggono V., Buku Teknik Sipil , Nova,
Bandung, 1995.
18. Hurst . K . M. Prestressed Concrete Design, Chapman and Hall, London New York, 1988.
