Mass Rapid Transit (MRT) Jakarta merupakan transportasi massal bermoda kereta yang dibangun dari koridor utara-selatan dan terdiri dari 21 stasiun, dimana trase dari stasiun lebak bulus – sampai stasiun sisingamangaraja merupakan jalan layang. Dalam tugas akhir ini direncanakan stuktur jalan layang yang mampu menopang kereta dengan track ganda. Jalan layang ini didesign sebagai jembatan dan menggunakan box girder sebagai struktur utama landasan kereta. Perencanaan menggunakan konstruksi statis tak tentu diatas tiga perletakan dengan panjang bentang masing-masing 35 m.
Perencanaan jembatan ini dimulai dengan pengumpulan data dan literatur yang diperlukan dalam perencanaan. Perencanaan akan mengacu pada SNI T-12-2004 dan Standar Teknis Kereta Api Indonesia. Pada tahap awal perencanaan dilakukan preliminary desain untuk menentukan dimensi struktur utama penampang box girder berdasarkan bentang jembatan. Selanjutnya dilakukan perhitungan terhadap struktur sekunder jembatan seperti: pagar pembatas (sound barrier) yang nantinya akan berpengaruh terhadap pembebanan struktur utama jembatan. Analisa pembebanan yang terjadi diantaranya akibat: berat sendiri, beban mati tambahan, beban kereta, serta mempertimbangkan pengaruh terhadap waktu seperti creep dan kehilangan gaya prategang. Kemudian dari hasil analisa tersebut dilakukan kontrol tegangan akhir yang terjadi pada struktur box girder, perhitungan penulangan box, serta perhitungan kekuatan dan stabilitas box. Beban-beban dari struktur atas akan ditransfer ke struktur bawah sehingga desian dimensi pier dan pondasi akan mengikuti beban yang diterima. Setelah melakukan perhitungan penulangan pada pier dan pondasi dilakukan kontrol stabilitas stuktur.
Hasil akhir dari perencanaan ini didapatkan bentuk dan dimensi penampang box girder, pier, dan pondasi yang sesuai beserta detail penulangannya. Serta menentukan letak tendon pada penampang yang kemudian digambarkan menggunakan program bantu Autocad. Sehingga struktur utama jembatan mampu menahan beban-beban yang bekerja pada jembatan dan didapatkan suatu struktur jembatan yang aman.
Gambar Potongan melintang
Gambar Potongan memanjang
I. PENDAHULUAN
Struktur jalan layang menggunakan box girder berbentuk trapesium. Manfaat utama box girder adalah momen inersia yang tinggi dalam kombinasi dengan berat sendiri yang relatif ringan, karena adanya rongga ditengah penampang sehingga sangat cocok digunakan untuk struktur dengan bentang yang panjang.
Beton box girder umumnya dipadukan dengan sistem pratekan dimana struktur akan selalu bersifat elastik karena beton tidak pernah mencapai tegangan tarik dan tendon tak pernah mencapai titik plastisnya.
A. Precast Segmental Box Girder
Precast segmental box girder adalah salah satu
perkembangan penting dalam pelaksanaan konstruksi jembatan yang tergolong baru dalam beberapa tahun terakhir. Berbeda dengan sistem konstruksi monolit, sebuah jembatan segmental box girder terdiri dari segmen-segmen pracetak maupun cor ditempat yang dipratekan bersama-sama oleh tendon (Prof. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002)[3].
Jembatan segmental seharusnya dibangun seperti sturktur bentang tunggal untuk menghindari adanya sambungan kabel post-tension. Sehubungan dengan adanya eksternal post-tension maka diperlukan tiga macam segmen yang berbeda (Gambar II.1), diantaranya pier segment, deviator segment dan standart segment (Prof. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002)[3]:
Gambar Tipe Segmen Box Girder
PERENCANAAN STRUKTUR JALAN LAYANG MASS RAPID
TRANSIT (MRT) JAKARTA
Sibghatullah Mulsy, Prof.Dr.Ir. I Gusti Putu RakaJurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
B. Balok Pratekan Menerus Statis Tak Tentu
Dalam tugas akhir ini direncanakan jembatan dengan konstruksi beton pratekan statis tak tentu. Seperti halnya dengan struktur menerus lainnya, lendutan pada balok menerus akan lebih kecil dari pada lendutan pada balok sederhana (diatas dua tumpuan) (T.Y Lin dan Ned H. Burn, 1988)[2]. Kontinuitas pada konstruksi beton prategang dicapai dengan memakai kabel-kabel melengkung atau lurus yang menerus sepanjang beberapa bentangan.
C. Metode Konstruksi
Dalam buku berjudul Prestressed Concrete
Segmental Bridges[4], untuk pelaksanaan metode kantilever
membutuhkan adanya tendon-tendon yang berfungsi sebagai penompang setiap segmen Box Girder. Tendon yang digunakan terdiri dari dua jenis yaitu “cantilever” tendons dan “continuity” tendons. Layout tendon dapat dilihat pada Gambar II.4.
Gambar Tendon layout
(a) Cantilever tendon (b) Continuity tendon
Beberapa metode pelaksanaan konstruksi yang bisadilakukan dalam pembangunan jembatan ini antara lain adalah
Metode Falsework
Metode Kantilever (Balanced Cantilever)
II. METODOLOGI
Metodologi dari pengerjaan tugas akhir ini dapat dilihat pada bagan berikut ini.
III. ANALISA STRUKTUR
A. Perencanaan Strutur Atas
Data Perencaan
Fungsi jalan : Rel kereta double track Lokasi jalan : Jl. Fatmawati Jakarta
Tipe jembatan: Precast segmental box girder dengan menggunakan struktur beton pratekan tipe single box.
Panjang total : 105 m, terdiri dari 3 bentang dengan panjang bentang masing-masing 35 m. Metode pelaksanaan : Dengan metode Balance
Cantilever Using Launching Gantry
Lebar total jembatan : 9,4 m. Data Bahan
Kuat tekan beton prategang (fc’ ) = 60 MPa
Kuat tekan beton untuk struktur sekunder (fc’ ) = 30 MPa Mutu baja yang digunakan untuk penulangan box girder adalah baja mutu (fy) = 400 MPa.
Mutu baja yang digunakan untuk penulangan struktur sekunder adalah baja mutu (fy) = 240 MPa.
Dalam perencanaan ini akan digunakan jenis kabel dan angkur ASTM A416-74 Grade 270 dengan diameter Ø15,2 mm.
B. Preliminari Design
Profil box girder : bentang 35 meter Tinggi taksiran : 2 meter
Gambar Dimensi Penampang Box Girder Lebar : B1 = 4.40 m Tinggi : T1 = 0.25 m B2 = 0.40 m T2 = 0.22 m B3 = 2.10 m T3 = 1.00 m B4 = 0.36 m T4 = 0.28 m B5 = 0.85 m T5 = 0.25 m B6 = 0.26 m
C. Perhitungan Momen dan Perencanaan Tendon Prategang
Perencanaan Tendon Kantilefer (Tahap 1) Tendon kantilefer dihitung berdasarkan momen yang didapat akibat berat sendiri box girder. Pada perencanaan jalan layang ini sistem kantilefer direncanakan untuk dua tumpuan tengan sedangkan untuk tupuan ujung menggunakan sistem falsework.
Gambar Pembagian Tahap Pemasangan Tendon Kantilefer Detail penempatan tendon box girder masing-masing join dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar detail penempatan tendon pada join 9
Gambar detail penempatan tendon pada join 10
Gambar detail penempatan tendon pada join 11
Gambar detail penempatan tendon pada join 12
Gambar detail penempatan tendon pada join 13
Gambar detail penempatan tendon pada join 14
Gambar detail penempatan tendon pada join 15 Perencanaan Tendon Bentang Menerus
(Tahap 2)
Pada tahap 2 ini jembatan mendapat beban tambahan berupa beban mati tambahan seperti bantalan, rel, lapisan beton babat dan pagar, serta beban air hujan. Selain itu juga akan mendapat beban kereta.
Gambar Grafik Momen Akibat Beban Mati
Permodelan Kombinasi Beban Hidup
Gambar Grafik Momen Envlope 2
Gambar Grafik Momen Envlope 3
Gambar Grafik Momen Envlope 4
Gambar Grafik Momen Kombinasi
1 0 0 0 44 Sc 2 11000000 22000000 2 3051740140 125 7197807.71 44 Sc 2 11000000 22000000 3 11564913900 499 15991708.32 44 Sc 2 11000000 22000000 4 17699267850 784 18607658.51 44 Sc 2 11000000 22000000 5 22018132600 983 19829333.26 44 Sc 2 11000000 22000000 6 24899556400 1095 20749943.43 44 Sc 2 11000000 22000000 7 26071748100 1120 21370602.50 44 Sc 2 11000000 22000000 8 25400362350 1060 21672998.96 44 Sc 2 11000000 22000000 9 10097207350 1044 8710632.40 44 Sc 2 11000000 22000000 10 8801769100 885 8528995.67 44 Sc 2 11000000 22000000 11 6900265150 639 8261990.84 44 Sc 2 11000000 22000000 12 3714492100 306 6530608.91 44 Sc 2 11000000 22000000 13 -2811615600 110 4298233.75 44 Sc 2 11000000 22000000 14 -5985677900 430 6576708.39 44 Sc 2 11000000 22000000 15 -10070779150 570 9852711.24 44 Sc 2 11000000 22000000 16 -9993232650 570 9776843.90 25 Sc 2 6250000 12500000 17 -6299397600 430 6921405.02 25 Sc 2 6250000 12500000 18 -4055658000 110 6200053.13 25 Sc 2 6250000 12500000 19 2245996100 398 3496356.49 25 Sc 2 6250000 12500000 20 3835856950 794 3999092.33 25 Sc 2 6250000 12500000 21 6088656100 1034 5289047.84 25 Sc 2 6250000 12500000 22 6460994200 1122 5289038.94 25 Sc 2 6250000 12500000 23 6460994200 1122 5289038.94 25 Sc 2 6250000 12500000 24 5960621400 1034 5177827.62 25 Sc 2 6250000 12500000 25 4882703550 794 5090487.62 25 Sc 2 6250000 12500000 26 2245996100 398 3496356.49 25 Sc 2 6250000 12500000 27 -4055658000 110 6200053.13 25 Sc 2 6250000 12500000 28 -6865165450 430 7543037.22 25 Sc 2 6250000 12500000 29 -11024934450 570 10786205.71 25 Sc 2 6250000 12500000 30 -10666508950 570 10435541.39 44 Sc 2 11000000 22000000 31 -5418383750 430 5953399.17 44 Sc 2 11000000 22000000 32 -2811615600 110 4298233.75 44 Sc 2 11000000 22000000 33 3714492100 306 6530608.91 44 Sc 2 11000000 22000000 34 6900265150 639 8261990.84 44 Sc 2 11000000 22000000 35 9059895100 885 8779122.15 44 Sc 2 11000000 22000000 36 10022526850 1044 8646207.22 44 Sc 2 11000000 22000000 37 25400362350 1060 21672998.96 44 Sc 2 11000000 22000000 38 26071748100 1120 21370602.50 44 Sc 2 11000000 22000000 39 24899556400 1095 20749943.43 44 Sc 2 11000000 22000000 40 22704200800 983 20447200.14 44 Sc 2 11000000 22000000 41 18264494350 784 19201894.49 44 Sc 2 11000000 22000000 42 12146279000 499 16795607.19 44 Sc 2 11000000 22000000 43 3058583550 125 7213948.52 44 Sc 2 11000000 22000000 44 0 0 0 44 Sc 2 11000000 22000000 Jumlah tendon F (N) sesuai VSL Jenis Tendon F (N) kumulatif MTT (Nmm) e (mm) F (N) Joint
D. Kehilangan Gaya Prategang
Kehilangan gaya prategang total yang terjadi baik pada tahap kantilefer maupun tahap layan dapat dilihat pada table berikut ini
Tabel Persentasi Kehilangan Total Pada Tahap Kantilefer Joint Loss (%) 9 12.414 10 12.484 11 12.563 12 12.828 13 13.157 14 13.686 15 14.244 16 14.244 17 13.686 18 13.157 19 12.828 20 12.563 21 12.484 22 12.414
Tabel Persentasi Kehilangan Total Pada Tahap Kantilefer
Joint Loss (%)
15/16 15.067
29/30 13.236
E. Penuulangan Box Girder
Penulangan pada box girder dapat dilihat pada table berikut ini
Tabel kebutuhan tulangan box girder
Tul utama Tul. bagi Pelat atas D25-200 D25-250 Pelat badan D25-300 D25-250
Tul.geser 4 D20-200
F. Perencanaan Shear Key Pada Join Antar Segmen
Perencanaan joint pada balok segmental diambil sebagai contoh adalah pada joint 12 yang menghubungkan segmen 10 dan11. Dengan data sebagai berikut:
H = 2000 mm ya = 728 mm yb = 1272 mm A = 5393400 mm2
I = 2,778 × 1012 mm4
Dimensi masing-masing bidang geser adalah sebagai berikut Pada sayap = 170 cm × 15 cm
Pada badan atas = 390 cm × 15 cm Pada badan bawah= 315 cm × 15 cm
Luasan beton yang memikul geser (Ac) pada sambungan : Ac =(35cm×20cm×12)+ (170×15×2)+(390×15)+(315×15) = 24.075 cm2 = 2.407.500 mm2
IV. ANALISA STRUKTUR BAWAH
A. Analisa Gempa
Nilai Spektra Percepatan Ss dan S1
Ss = 0.6 – 0.7 g S1 = 0.25 – 0.3 g
≈ 0.65 g ≈ 0.25 g
Penentuan Nilai Koefisien SD, Fa, Fv SDs dan SD1 Kelas situs = SD (Tanah Sedang)
Koefisien Fa = 1.28 Koefisien Fv = 1.9 SDs = 1.28 SD1 = 0.316
Waktu Getar Alami Fundamental (T) Menurut SNI 1726-2012
T
C
uT
aHasil dari perhitungan SAP dan perhitungan yang disesuaikan SNI didapat hasil 0,34 < 0,375 ( OK ). Sehingga batasan yang tercantum dalam SNI 1726-2012 terpenuhi.
Kontrol Drift
Untuk kontrol drift dirumuskan sebagai berikut:
h
x
0
,
02
11
,
0
0371
,
0
…..OK B. Perencanaan Pier Data umumDetail perencanaan dimensi pier dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar dimensi Pier Dimensi : 800 / 1000 mm Tinggi kolom : 5500 mm Tebal decking (d’) : 40 mm Diameter tulangan (D) : 29 mm Diameter sengkang (D) : 10 mm Mutu tulangan (fy) : 390 Mpa Mutu sengkang (fy) : 390 Mpa Mutu beton (fc’) : 40 Mpa
Perencanaan tulangan
Perhitungan tulangan menggunakan bantuan program PCACol dengan hasil sebagai berikut
Gambar Out put rasio tulanga dari PCACol
Kebutuhan keseluruhan tulangan pada pier dapat dilihat pada table berikut ini.
Tabel kebutuhan tulangan pier
Tul.Geser Kolom D10-450 (2kaki) Tul.Lentur Pier Head 26D29
Tul.Geser Pier Head D10-100 (2kaki)
V. PERENCANAAN PONDASI
A. Data Perencanaan Tiang Pancang
Diameter = 600 mm Tebal = 100 mm Kelas = A1
Allowable axial = 235.4 ton Bending momen crack = 17 tm Bending momen ultimate = 25.5 tm
B. Daya Dukung Tiang Pancang
Daya dukung tiang pancang dapat dilihat pada table berikut ini
Tabel Perhitungan Daya DUkung Tiang Pancang
DEPTH K QP QS QL P ijin
( m ) ( t / m2 ) ( ton ) ( ton ) ( ton ) ( ton )
0 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 1 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 2 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 3 5.0 5.0 12.0 1.3 0.4 16.96 2.67 19.63 6.54 4 13.0 5.6 12.0 3.6 1.2 19.00 8.29 27.29 9.10 5 7.0 6.0 12.0 4.2 1.4 20.36 13.51 33.87 11.29 6 3.0 6.4 12.0 4.0 1.3 21.71 17.59 39.31 13.10 7 2.0 5.6 12.0 3.8 1.3 19.00 21.21 40.21 13.40 8 7.0 7.0 20.0 4.1 1.4 39.58 26.81 66.39 22.13 9 9.0 10.0 20.0 4.6 1.5 56.55 33.43 89.98 29.99 10 14.0 23.2 20.0 5.5 1.8 131.19 42.50 173.69 57.90 11 41.0 31.4 20.0 8.4 2.8 177.56 64.56 242.12 80.71 12 45.0 39.6 25.0 11.2 3.7 279.92 89.41 369.33 123.11 13 48.0 46.8 25.0 13.9 4.6 330.81 116.51 447.32 149.11 14 50.0 48.6 25.0 16.3 5.4 343.53 145.27 488.80 162.93 15 50.0 50.0 25.0 18.4 6.1 353.43 174.59 528.02 176.01 16 50.0 50.0 25.0 20.2 6.7 353.43 204.39 557.82 185.94 17 50.0 50.0 25.0 21.9 7.3 353.43 234.57 588.00 196.00 18 50.0 50.0 25.0 23.4 7.8 353.43 265.08 618.51 206.17 19 50.0 44.6 25.0 24.7 8.2 315.26 295.88 611.13 203.71 20 50.0 43.3 25.0 25.9 8.6 305.72 326.91 632.62 210.87 21 23.0 41.0 25.0 25.8 8.6 289.81 343.49 633.30 211.10 Jenis Tanah NSPT Sandy Clay ŇP ŇS ŇS/3 Silt Silty Clay C. Perencanaan Poer
Jumlah tiang pancang yang digunakan untuk menopang 1 kolom jembatan sebanyak 4 buah dengan konfigurasi pemasangan sebagai berikut
Gambar Konfigurasi Pemasangan Tiang Pancang Adapun spesidikasi bahan dan dimensi poer yang digunakan adalah sebagai berikut
Dimensi Poer = 3300 x 3300 mm2
Dimensi kolom = 1000 x 800 mm2
Mutu beton (f’c) = 40 Mpa Mutu baja (fy) = 390 Mpa Diameter tulangan = 29 mm Selimut beton = 75 mm Tinggi efektif (d) :
d’ = 1250 – 75 – 28 - ½ x 28 = 1133 mm Tulangan Lentur pakai = D28-250 Jarak antar tiang pancang = 150 cm Jarak tiang pancang ke tepi = 90 cm
D. Penulangan Poer
Kebutuhan tulangan Poer dapat dilihat pada table berikut ini Tabel Kebutuhan Tulangan Poer
Tul.Lentur Poer 7D29 - 125 Tul.Geser Poer D10 - 550
VI. PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Tegangan yang terjadi dikontrol sesuai urutan erection yaitu kontrol tegangan akibat tahap kantilefer yang semuanya telah sesuai dengan syarat tegangan saat transfer yaitu
tekan
23,4 MPa dan
tarik
0 MPa. Kemudian dilakukan kontrol tegangan akibat beban mati tambahan dan beban lalu lintas pada semua kombinasi pembebanan, serta akibat kehilangan pratekan, yang semuanya sesuai dengan syarat tegangan saat service yaitu
tekan
27 MPa dan
tarik
0 MPa. 2. Perhitungan kekuatan dan stabilitas yaitu kontrol momen retak dan kontrol lendutan telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan. Untuk kontrol torsi tidak diperlukan tulangan torsi.3. Lendutan yang terjadi dikontrol pada dua kondisi yaitu saat transfer pada saat beban yang berpengaruh adalah beban mati dan gaya pratekan tendon kantilefer, serta pada saat service yaitu saat beban yang berpengaruh adalah beban mati tambahan, beban hidup, dan gaya pratekan tendon kantilefer dan tendon menerus, serta kehilangan pratekan telah terjadi pada struktur jembatan.
4. Perhitungan geser didasarkan pada retak geser badan (Vcw) dan retak geser miring (Vci). Hasil perhitungan Vcw dan
Vci dibandingkan yang paling menentukan untuk perencanaan tulangan geser.
B. Saran
1. Penggunaan metode pelaksanaan dengan alat launching
gantry sebaiknya dicek pengaruhnya terhadap struktur
jembatan. Besarnya pengaruh tersebut dalam memberikan tambahan beban pada struktur jembatan perlu diketahui secara pasti.
2. Kontrol tegangan dan analisa yang didapatkan sebaiknya dicek terhadap berbagai jenis kombinasi pembebanan yang sesuai dengan kenyataan di lapangan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Badan Standardisasi Nasional. SNI 03-2847-2002. Tata
Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.
[2] Badan Standardisasi Nasional. SNI T-12-2004.
Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan.
[3] Badan Standardisasi Nasional. RSNI 2833-201X.
Perencanaan Jembatan terhadap Beban Gempa.
[4] Departemen Perhubungan Direktorat Jendral Perkeretaapian. 2006. Standar Teknis Kereta Api
Indonesia untuk Stuktur Beton dan Pondasi.
[5] Lin, T.Y., dan Ned H.Burns. 1988. Desain Struktur
Beton Prategang. Edisi ke 3. Jilid 1. Diterjemahkan oleh:
Daniel Indrawan M.C.E. Jakarta: Erlangga.
[6] Podolny JR, Walter, dan Muller, Jean.M. 1982.
Construction and Design of Prestressed Concrete Segmental Bridges. United States: John Wiley and Sons,
Inc.
[7] Raju, N. Krishna. 1989. Beton Prategang. Edisi ke 2. Diterjemahkan oleh: Ir. Suryadi. Jakarta: Erlangga.
[8] Robert Benaim. 2008. The Design of Prestessed
Concrete Bridge Concepts and Principles. London:
Taylor & Francis Group
[9] Rombach, Prof. Dr.-Ing. G. 2002. ”Precast segmental
box girder bridges with external prestressing: Design and Construction”. Technical University, Hamburg -
