Artikel Ilmiah
PERENCANAAN ULANG JEMBATAN MENINTING DENGAN
BANGUNAN ATAS MENGGUNAKAN PRECAST U GIRDER
Redesign of Meninting Bridge with Upper Building Using Precast U Girder
Tugas Akhir
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil
Oleh :
RAGITA PURWANINGRUM F1A 012 119
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM
Perencanaan Ulang Jembatan Meninting Dengan Bangunan Atas
Menggunakan Precast U Girder
Ragita Purwaningrum 1, I Nyoman Merdana2, Pathurahman3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram
ABSTRAK
Jembatan Meninting merupakan akses utama untuk menuju kawasan wisata Senggigi Kecamatan Batulayar, Lombok Barat dan sekitarnya. Jembatan yang telah ada sebelumnya sudah tidak mampu lagi untuk melayani arus lalu lintas pada saat puncak liburan dengan baik, sehingga diperlukan adanya pembangunan jembatan baru. Jembatan Meninting memiliki bentang 60 m yang dilengkapi dengan pilar sehingga bentang jembatan terbagi menjadi 2 yaitu bentang 35 m dan 25 m. Jembatan ini menggunakan penegangan sistem pascatarik
(post-tension) , Tujuan penggunaan konstruksi ini agar mampu menahan lendutan, geser, dan torsi
secara lebih efektif.
Perencanaan jembatan meninting ini dimulai dengan mengumpulkan data yang dibutuhkan. Dari data yang telah didapatkan lalu dilakukan Preliminary design penampang dan menghitung pembebanan. Pada thap awal perencanaan dilakukan analisa beban yang terjadi antara lain analisa beban sendiri (MBs), beban mati sendiri (MS), beban mati tambahan ( MA), beban lajur “D” (TD), beban angin (EW) dan beban gempa (EQ).
Berdasarkan hasil analisis menggunakan Segmental U Girder produksi Wika Beton, pada bentang 35 m dengan tinggi 1,65 m dan 6 buah tendon dengan 54 strands (9 strands per tendon). Sedangkan untuk bentang 25 m menggunakan U Girder dengan tinggi 1,40 m dan 4 buah tendon dengan 36 strands (9 strands per tendon). Semua U Girder menggunakan jenis strands seven wire strands according to prEN 10138-3 dari standar spesifikasi BBR VT CONA CMI SP dengan diameter strands 15,3 mm dan diameter duct 60 mm. Total kehilangan gaya prategang pada bentang 35 m adalah 23,05% sebesar 2284,44 kN dan pada bentang 25 m adalah 17,91% sebesar 793,95 kN. Jembatan menggunakan abutment dengan tinggi 7,5 m menggunakan mutu beton f’c 20,83 MPa dan mutu baja fy 320 MPa. Untuk pondasi digunakan pondasi tiang pancang berdiameter 0,45 m sebanyak 15 buah.
Kata kunci : Segmental U Girder, Beton prategang, sistem pascatarik, Jembatan Meninting.
1.Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Mataram 2.Dosen Pembimbing Utama
1. PENDAHULUAN Latar Belakang
Jembatan merupakan suatu konstruksi atau bangunan yang berfungsi untuk menghubungkan antara dua bagian jalan yang terputus karena adanya suatu rintangan. Salah satu beton yang digunakan dalam pembuatan jembatan adalah beton prategang. Beton prategang adalah beton bertulang yang diberikan gaya pada arah longitudinal elemen struktural. Gaya prategang dapat mencegah berkembangnya retak dengan cara mengurangi tegangan tarik dibagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan tersional penampang tersebut.
Jembatan Meninting memiliki bentang 60 m yang dilengkapi dengan pilar. Jembatan ini melewati sungai Meninting dengan lebar sungai 40 m yang mempunyai arus yang tidak terlalu deras dan memiliki topografi sungai yang tidak curam sehingga tebing sungai tidak mudah runtuh. Lokasi jembatan Meninting yaitu berada di Desa Meninting, Kecamatan Batulayar, Lombok Barat.
Dari uraian diatas maka dilakukan desain ulang pada jembatan Meninting dengan menggunakan konstruksi beton prategang gelagar U girder. Konstruksi ini dipilih karena proses pembuatan dapat dilakukan di pabrik atau lokasi proyek dengan menggunakan beton ready mix sehingga terjamin mutu beton seragam dan karena lokasi jembatan berada didekat pantai jenis jembatan ini sangat cocok digunakan karena beton tidak bersifat korosif. Lebar U girder yang akan direncanakan tidak langsing menyebabkan jumlah U girder yang digunakan lebih
sedikit jumlahnya dari pada I girder sehingga lebih hemat hingga 50%. Karena bentuk dan ukurannya yang lebih besar maka berat sendiri per unitnya juga lebih besar dari I girder. Pada proses setting pra stressing, U gierder lebih aman dari I girder karena luasan sentuhnya lebih besar maka kecil kemungkinan U girder untuk terguling.
Tujuan Perencanaan
Untuk merencanakan dimensi U girder, jumlah tendon yang digunakan, mengetahui besarnya kehilangan prategang dan perencanaan dimensi abutmentnya.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Dalam Nawy (2001) Beton prategang adalah beton yang mengalami tegangan internal dengan besar dan distribusi sedemikian rupa sehingga dapat mengimbangi tegangan yang terjadi akibat beban eksternal sampai batas tertentu. Gaya prategang yaitu gaya tekan yang memberikan prategangan pada penampang disepanjang bentang suatu elemen struktural sebelum beban mati dan beban hidup transversal atau beban hidup horizontal transien.
3. METODE PERENCANAAN Tahapan perencanaannya adalah : 1. Pemilihan lokasi, trase, dan bahan konstruksi yang cocok dan tepat.
2. Perancangan dan gambar detail konstruksi
a. Struktur atas jembatan 1. Sandaran Jembatan 2. Kerb dan lantai kendaraan 3. Pelat lantai jembatan 4. Deck slab
5. Balok prategang
b. Struktur bawah jembatan 1. Pondasi jembatan 2. Pilar
3. Abutment
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Data Jembatan
a) Bentang Total Jembatan : 60 m b) Lebar Perkerasan : 7 m c) Lebar Trotoar : 2 x 1 m d) Gelagar Utama : U Girder
Beton Prategang
e) Sistem Penengangan : Sistem Pascatarik (Post Tention)
Penampang U girder (PC U) yang digunakan merupakan produksi dari Wika Beton dengan tinggi 165 cm dan 140 cm. Jembatan dibagi menjadi 2 bentang yaitu masing-masing 35 m dan 25 m, jarak antar girder diambil nilai terkecil yaitu (S) 240 cm dari tengah girder ke tengah girder lainnya.
4.1 Bangunan Atas
Pada bentang 35 m penampang U girder (PC U) memiliki tinggi 165 cm.
Gambar 4.1 U Girder H-160.
Pada bentang 25 m menggunakan U girder dengan tinggi 140 cm.
Gambar 4.2 U Girder H-140.
Tabel 4.1 Rekapitulasi Momen U Girder H-165. No Jenis beban Kode Momen (kN.m) 1 Berat sendiri MBs 6097,51 2 Beban mati sendiri MS 8844,53 3 Beban mati tambahan MA 2905,23 4 Lajur "D" TD 3071,25 5 Gaya rem TB 74,27 6 Angin EW 229,95 7 Gempa EQ 1296,26
Tabel 4.2 Rekapitulasi Beban U Girder H-165. Jenis beban Kode q (kg/m) Berat sendiri MBs 3982 Beban mati sendiri MS 5776 Beban mati tambahan MA 1897 Lajur "D" TD 2006 Gaya rem TB Angin EW 150 Gempa EQ 847
Tabel 4.3 Rekapitulasi Momen U Girder H-140.
No Jenis beban Kode Momen (kN.m) 1 Berat sendiri MBs 2316,80 2 Beban mati sendiri MS 3718,34 3 Beban mati tambahan MA 305,70 4 Lajur "D" TD 1687,50 5 Gaya rem TB 70,00 6 Angin EW 117,32 7 Gempa EQ 853,95 Tabel 4.4 Rekapitulasi Beban U
Girder H-140. No Jenis beban Kode q
(kg/m) 1 Berat sendiri MBs 3982 2 Beban mati sendiri MS 5776 3 Beban mati tambahan MA 1897 4 Lajur "D" TD 2006 5 Gaya rem TB 6 Angin EW 150 7 Gempa EQ 847
Letak Tendon Pada Bentang 35 m
Direncanakan menggunakan kabel yang terdiri dari beberapa untaian kawat baja yang sesuai standar BBR VT CONA CMI SP. Menggunkanan jenis strands Seven wire strands according to prEN 10138-3. Berdasarkan hasil perhitungan pada bentang 35 m menggunakan 6 buah tendon dengan 54 strands (9 strands per tendon).
Gambar 4.3 Letak Kabel Tendon Ke 0 m Pada Bentang 35 m.
Tabel 4.5 Letak dan Trace Kabel Tendon Bentang 35 m.
Jarak
y0 Trace Posisi baris tendon x Z0 Z1=Z4 Z2=Z5 Z3=Z6 (m) (m) (m) (m) (m) (m) 0 0,00 0,76 1,00 0,65 0,30 1 0,05 0,71 0,95 0,62 0,28 2 0,10 0,66 0,90 0,59 0,27 3 0,15 0,62 0,86 0,56 0,25 4 0,19 0,58 0,82 0,53 0,24 5 0,23 0,54 0,78 0,50 0,23 6 0,26 0,50 0,75 0,48 0,21 7 0,30 0,47 0,71 0,46 0,20 8 0,33 0,44 0,68 0,44 0,19
9 0,36 0,41 0,66 0,42 0,19 10 0,38 0,39 0,63 0,41 0,18 11 0,40 0,36 0,61 0,39 0,17 12 0,42 0,35 0,60 0,38 0,16 13 0,43 0,33 0,58 0,37 0,16 14 0,45 0,32 0,57 0,36 0,16 15 0,46 0,31 0,56 0,36 0,15 16 0,46 0,30 0,56 0,35 0,15 17 0,46 0,30 0,55 0,35 0,15 17,5 0,46 0,30 0,55 0,35 0,15 18 0,46 0,30 0,55 0,35 0,15 19 0,46 0,30 0,56 0,35 0,15 20 0,46 0,31 0,56 0,36 0,15 21 0,45 0,32 0,57 0,36 0,16 22 0,43 0,33 0,58 0,37 0,16 23 0,42 0,35 0,60 0,38 0,16 24 0,40 0,36 0,61 0,39 0,17 25 0,38 0,39 0,63 0,41 0,18 26 0,36 0,41 0,66 0,42 0,19 27 0,33 0,44 0,68 0,44 0,19 28 0,30 0,47 0,71 0,46 0,20 29 0,26 0,50 0,75 0,48 0,21 30 0,23 0,54 0,78 0,50 0,23 31 0,19 0,58 0,82 0,53 0,24 32 0,15 0,62 0,86 0,56 0,25 33 0,10 0,66 0,90 0,59 0,27 34 0,05 0,71 0,95 0,62 0,28 35 0,00 0,76 1,00 0,65 0,30
Gambar 4.4 Daerah Lintasan Tendon Pada Bentang 35 m.
Letak Tendon pada bentang 25 m
Direncanakan menggunakan kabel yang terdiri dari beberapa untaian kawat baja yang sesuai standar BBR VT CONA CMI SP. Menggunkanan jenis strands Seven wire strands according to prEN 10138-3. Berdasarkan hasil perhitungan pada bentang 25 m menggunakan 4 buah tendon dengan 36 strands (9 strands per tendon).
Gambar 4.5 Letak Kabel Tendon Ke 0 m Pada Bentang 25 m.
Tabel 4.6 Letak dan Trace Kabel Tendon
Jarak y0 Trace Posisi baris tendon x Z0 Z1=Z3 Z2=Z4 (m) (m) (m) (m) (m) 0 0,00 0,65 0,75 0,30 1 0,05 0,60 0,69 0,28 2 0,10 0,55 0,63 0,26 3 0,15 0,50 0,58 0,24 4 0,19 0,46 0,53 0,22 5 0,23 0,43 0,49 0,20 6 0,26 0,40 0,46 0,19 7 0,28 0,37 0,43 0,18 8 0,31 0,35 0,40 0,17 9 0,33 0,33 0,38 0,16 10 0,34 0,31 0,37 0,16 11 0,35 0,31 0,36 0,15 12 0,35 0,30 0,35 0,15 0.00 0.50 1.00 1.50 0 10 20 30 40
Posisi Tendon
Bentang x (m) Ele v as i12,5 0,35 0,30 0,35 0,15 13 0,35 0,30 0,35 0,15 14 0,35 0,31 0,36 0,15 15 0,34 0,31 0,37 0,16 16 0,33 0,33 0,38 0,16 17 0,31 0,35 0,40 0,17 18 0,28 0,37 0,43 0,18 19 0,26 0,40 0,46 0,19 20 0,23 0,43 0,49 0,20 21 0,19 0,46 0,53 0,22 22 0,15 0,50 0,58 0,24 23 0,10 0,55 0,63 0,26 24 0,05 0,60 0,69 0,28 25 0,00 0,65 0,75 0,30
Gambar 4.6 Daerah Lintasan Tendon Pada Bentang 25 m.
4.2 Kehilangan Prategang
Tabel 4.7 Rekapitulasi Kehilangan Gaya Prategang bentang 35 m Kehilangan prategang akibat Δfp Gaya Px % (MPa) (kN) Elastis beton ES 40,9 0,02 0,0000002 Gesekan angkur A 33,5 253,6 2,56 Gesekan kabel (Friksi) F 43,9 331,6 3,34 Rangkak beton CR 58,5 441,9 4,46 Susut beton SH 26,7 201,5 2,03 Relaksasi baja R 139,7 1055,8 10,64 Total kehilangan prategang 343,1 2284,4 23,03
Tabel 4.8 Rekapitulasi Kehilangan Gaya Prategang bentang 25 m Kehilangan prategang akibat Δfp Gaya Px % (MPa) (kN) Elastis beton ES 24,5 0,0 0,0000003 Gesekan angkur A 46,0 231,9 5,23 Gesekan kabel (Friksi) F 66,9 337,1 7,61 Rangkak beton CR 35,1 176,9 3,99 Susut beton SH 26,7 134,3 3,03 Relaksasi baja R -17,1 -86,3 -1,95 Total kehilangan prategang 182,1 793,9 17,91
Tabel 4.9 Rekapitulasi Kombinasi Tegangan pada Bentang 35 m.
Tabel 4.10 Rekapitulasi Kombinasi Tegangan pada Bentang 25 m. 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 0 10 20 30
Posisi Tendon
Bentang x (m) El ev asi Z4.3 Perencanaan Bangunan Bawah a. Data Tanah Asli (pada
dasar pile cap)
Berat volume (γs) = 16,9 kN/m3 Kohesi ( C ) = 30 o Sudut Gesek (ɸ) = 15 kPa
b. Data Tanah Timbunan (diasumsikan)
Berat volume (γs) = 17,2 kN/m3 Kohesi ( C ) = 35 o Sudut Gesek (ɸ) = 0 kPa
Gambar 4.7 Abutment.
Menggunakan abutment dengan tinggi 7,5 m dan lebar 4 m.
Total beban sendiri
struktur atas (WMS) = 3318,72 kN
Beban total akibat berat sendiri (PMS)
= 10846,0 kN
Beban mati tambahan (WMA) = 663,9 kN
Beban pada abutment akibat beban mati tambahan struktur atas (PMA)
= 331,9 kN
Beban Ultimit Corbel
Pada saat penggantian elastomer (bearing pad), corbel direncanakan mampu menahan jacking force yang terdiri dari struktur atas, beban mati tambahan dan beban lalu lintas.
Beban ultimit pada corbel adalah sebesar 341,76 kN.m
Beban Ultimit Wing Wall Pada arah Y 219,63 kN.m Pada arah X 153,47 kN.m
Penulangan Abutment
Tabel 4.11 Diameter dan Jarak Tulangan pada Tiap Bagian Abutment.
Bagian Abutment
Tul.
Lentur Tul. Bagi Tul. Geser
D s D s D s (mm) A. Penulangan Pile Cap 24 50 19 50 16 200 B. Penulangan Breast Wall 22 50 19 100 16 600 C. Penulangan Back Wall Bawah 22 100 16 100 - -
D. Penulangan Back Wall Atas 16 100 16 200 - - E. Penulangan Corbel 22 50 19 100 16 150 F. Penulangan Wing Wall a. Tinjauan arah vertikal (x) 16 100 16 200 16 50 b. Tinjauan arah horizontal (y) 16 100 16 200 - -
Perencanaan Pondasi Tiang Pancang Data-data tiang pancang :
Diameter tiang pancang baja = 0,45 m Tebal tiang pancang = 12 mm
Kedalaman tiang pancang = 17 m Diameter dalam tiang pancang = 0,426 m Penetrasi konus (qc) = 71,18 ton/m2 Jumlah hambatan lekat (JHL) = 242 ton/m2
F faktor keamanan point bearing (FKI) =3 F faktor keamanan point bearing (FK2) =5
PMS = 8742 kN = 874,17 ton
n = PMS = 874,17 Qu 72,16 = 12,11 Tiang
Perhitungan efisiensi kelompok tiang Jumlah baris (m) = 3 buah Jumlah tiang dalam 1 baris (n')
= 5 buah
Jarak antar tiang pancang (sx)
= 1,5 m
Jarak antar tiang pancang (sy)
= 2,5 m
Diameter tiang pancang (D)
= 0,45 m
Didapatkan nilai E = 0,995
Perhitungan kapasitas kelompok tiang Qg = n x E x Qu
= 15 x 0,995 x 72,16 = 1077,27 ton
Qg > PMS 1077,27 ton > 874,17 ton Maka dinyatakan AMAN.
Jadi digunakan abutment dengan tinggi 7,5 m menggunakan mutu beton f’c 20,83 MPa dan mutu baja fy 320 MPa. Untuk pondasi digunakan pondasi tiang pancang (pondasi dalam) berdiameter 0,45 m sebanyak 15 buah.
Gambar 4.8 Titik Tiang Pancang Arah Ampenan dan Arah Senggigi.
5. KESIMPULAN DAN SARAN Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan sebagai antara lain:
1. U Girder yang digunakan berdasarkan pada standar produksi Wika Beton. Pada bentang 35 m menggunakan U Girder dengan tinggi 1,65 m dengan mutu beton K-800 sedangkan pada bentang 24 m digunakan tinggi 1,40 m dengan mutu beton K-600.
2. Beban yang diterima oleh U Girder pada bentang 35 m adalah sebesar 3982 kg/m beban sendiri (MBs), 5776 kg/m beban mati sendiri (MS), 1897 kg/m beban mati tambahan ( MA), 2007 kg/m beban lajur “D” (TD), 150 kg/m beban angin (EW) dan 847 kg/m beban gempa (EQ). Sedangkan pada bentang 25 m adalah sebesar 2966 kg/m beban sendiri (MBs), 4756 kg/m beban mati sendiri (MS), 4759 kg/m beban mati tambahan ( MA), 391 beban lajur “D” (TD), 2160 kg/m beban angin (EW) dan 1093 kg/m beban gempa (EQ).
3. Semua U Girder menggunakan jenis strands seven wire strands according to prEN 10138-3 dari standar spesifikasi BBR VT CONA CMI SP dengan
diameter 15,3 mm . Pada bentang 35 m menggunakan 6 buah tendon dengan 54 strands (9 strands per tendon) dan bentang 25 m menggunakan 4 buah tendon dengan 36 strands (9 strands per tendon). Dimana tendon di tarik secara bergantian.
4. Total kehilangan gaya prategang pada bentang 35 m adalah sebesar 23,05% (2284,44 kN) dan pada bentang 25 m adalah sebesar 17,91% (793,95 kN).
5. Abutment dengan tinggi 7,5 m menggunakan mutu beton f’c 20,83 MPa. Untuk pondasi digunakan pondasi tiang pancang baja (pondasi dalam) berdiameter 0,45 m sebanyak 15 buah.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil perhitungan tugas akhir ini saran yang dapat penulis berikan adalah:
1. Sebaiknya dalam mendesain jembatan, data –data harus diperoleh selengkap mungkin agar tidak mengalami kendala pada saat melakukan analisis.
2. Peraturan – peraturan yang digunakan dalam mendesain sebaiknya menggunakan
peraturan terbaru yang sesuai dengan standar yang berlaku.
Sebelum melakukan analisis perhitungan struktur jembatan sebaiknya perencana mencermati beban-beban yang bekerja pada masing-masing bagian struktur jembatan yang disesuaikan dengan peraturan dan standar yang berlaku.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2014. Pedoman Penulisan Tugas
Akhir. Jurusan Teknik Sipil.
Universitas Mataram. Mataram. BBR. 2010.BBR VT CONA CMI SP.
European Technical Approval. Switzerland.
Bina Marga. Perencanaan Teknik Jembatan.
Bina Marga., 2011, Manual Perencanaan
Struktur Beton Pratekan untuk Jembatan, Direktorat jendral Bina
Marga, Jakarta.
Lin, T. Y dan Burns, N. H., 1981, Desain
Struktur Beton Prategang Edisi Ketiga Jilid I, Binarupa Aksara,
Jakarta.
Lin, T. Y dan Burns, N. H., 1981, Desain
Struktur Beton Prategang Edisi Ketiga Jilid II, Binarupa Aksara,
Jakarta.
Lubis dan Karolina., 2017, Analisa
Perbandingan Kelayakan pada Gelagar Jembatan dengan Menggunakan Precast U dan I,
Tugas Akhir Departemen Teknik
Sipil Universitas Sumatra Utara, Medan.
Masnul, C.R., 2009, Analisa Prestress
(Post-Tension) pada Precast Concrete U Girder, Tugas Akhir
Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatra Utara,Medan.
Nawy, E. G., 2001, Beton Prategang Suatu
Pendekatan Mendasar Edisi Ketiga Jilid I, Terjemahan Bambang Suryoatmono, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Nawy, E. G., 2001, Beton Prategang Suatu
Pendekatan Mendasar Edisi Ketiga Jilid II, Terjemahan Bambang Suryoatmono, Penerbit Erlangga, Jakarta.
PPJR, 1987, Pedoman Perencanaan
Pembebanan Jembatan Jalan Raya, Kementrian Pekerjaan Umum, Jakarta.
Raju, N. K., 1993, Beton Prategang Edisi
II, Penerbit Erlangga, Jakarta.
RSNI 2833. 2016. Perancangan Jembatan
Struktur Beton Untuk Jembatan.
Badan Standarisasi Nasional Indonesia.
SNI 1725. 2016. Pembebanan Untuk
Jembatan. Badan Standarisasi
Nasional Indonesia.
SNI 1725-2016, Pembebanan untuk Jembatan, Badan Standarisasi
Nasional, Kementrian Pekerjaan Umum, Jakarta.
SNI 2833. 2016. Perencanaan Jembatan
Terhadap Beban Gempa. Badan
Standarisasi Nasional Indonesia. Struyk dan Van Der Veen., 1984,
Jembatan, Pradnya Paramita, Jakarta.
