BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan UmumJembatan adalah suatu bangunan yang memungkinkan suatu jalan menyilang sungai atau saluran air, lembah atau menyilang jalan lain yang tidak sama tinggi permukaannya. Secara umum suatu jembatan berfungsi untuk melayani arus lalu lintas dengan baik, dalam perencanaan dan perancangan jembatan sebaiknya mempertimbangkan fungsi kebutuhan transportasi, persyaratan teknis dan estetika-arsitektural yang meliputi: Aspek lalu lintas, Aspek teknis, Aspek estetika (Supriyadi dan Muntohar, 2007).
Sejarah jembatan sudah cukup tua bersamaan dengan terjadinya hubungan komunikasi atau transportasi antara sesama manusia dan antara manusia dengan alam lingkungannya. Macam dan bentuk serta bahan yang digunakan mengalami perubahan sesuai dengan kemajuan jaman dan teknologi, mulai dari yang sederhana sekali sampai pada konstruksi yang mutakhir. Mengingat fungsi dari jembatan yaitu sebagai penghubung dua ruas jalan yang dilalui rintangan, maka jembatan dapat dikatakan merupakan bagian dari suatu jalan, baik jalan raya atau jalan kereta api.
Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga akan menjadi suatu bahan studiyang menarik. Suatu jembatan tunggal diatas sungai kecil akan dipandang berbeda oleh tiap orang, sebab penglihatan dan pandangan masing-masing orang yang melihat berbeda pula. Seseorang yang melintasi jembatan setiap hari pada
iamenyatakan bahwa jembatan adalah sebuah jalan yang diberi sandaran pada tepinya. Tentunya bagi seorang pemimpin pemerintahan dan dunia bisnis akan memandang hal yang berbeda pula. Dari keterangan diatas, dapat dilihat bahwa jembatan merupakan suatu system transportasi untuk tiga hal, yaitu:
1. Merupakan pengontrolan kapasitas dari sistem, 2. Mempunyai biaya tertinggi per mil dari sistem, 3. Jika jembatan runtuh, sistem akan lumpuh.
Macam-macam jembatan berdasarkan jenis daerah yang dilaluinya dapat dilihat pada Gambar 2.1, Gambar 2.2, Gambar 2.3. dan Gambar 2.4.
Gambar 2.1 Jembatan Diatas Jalan. Gambar 2.2 Jembatan Diatas Rel Kereta Api.
Gambar 2.4 Jembatan Diatas Laut. Gambar 2.3 Jembatan Diatas Sungai.
2.2 Pengertian Jembatan Gantung
Jembatan gantung adalah jembatan yang berfungsi sebagai pemikul langsung beban lalu lintas yang melewati jembatan tersebut, terdiri dari lantai jembatan, gelagar pengaku, batang penggantung, kabel pemikul dan pagar pengaman. Seluruh beban lalu lintas dan gaya-gaya yang bekerja dipikul oleh sepasang kabel pemikul yang menumpu di atas 2 pasang menara dan 2 pasang blok angkur (Surat Edaran Menteri PU, 2010). Tipe jembatan ini sering digunakan untuk jembatan bentang panjang. Pertimbangan pemakaian tipe jembatan gantung adalah dapat dibuat untuk bentang panjang tanpa pilar ditengahnya.
Jembatan gantung terdiri atas pelengkung penggantung dan batang penggantung (hanger) dari kabel baja, dan bagian yang lurus berfungsi mendukung lalu lintas (dek jembatan). Selain bentang utama, biasanya jembatan gantung mempunyai bentang luar (side span) yang berfungsi untuk mengikat dan mengangkerkan kabel utama pada blok angker. Walaupun pada kondisi tertentu terdapat keadaan dimana kabel utama dapat langsung diangkerkan pada ujung jembatan dan tidak memungkinkan adanya bentang luar, bahkan kadangkala tidak membutuhkan dibangunnya pilar.
Jembatan Gantung merupakan salah satu tipe jembatan yang sering digunakan untuk jembatan pejalan kaki dengan bentang panjang. Jembatan gantung pejalan kaki adalah jenis Jembatan gantung yang hanya boleh dilewati oleh lalu lintas pejalan kaki, dan kendaraan ringan seperti sepeda, gerobak, motor dan maksimum kendaraan bermotor ringan dengan roda tiga dalam keadaan darurat.
Jenis Jembatan Gantung(Suspension Bridge) dibagi berdasarkan aspek tertentu. Berkaitan dengan bentang luar (side span) terdapat jenis bentuk struktur jembatan gantung sebagai berikut:
1. Bentuk bentang War bebas (side span free)
Pada jenis jembatan ini bentang luardan kabel utama tidak menahan atau dihubungkan dengan lantai jembatan oleh hanger (penggantung), jadi tidak ada hanger pada bentang luar. Disebut juga dengan tipe straight backstays atau kabel utama pada bentang luar berbentuk lurus.
2. Bentuk bentang luar digantungi (side span suspended)
Pada jembatan gantung bentuk ini kabel utama pada bentang luar menahan struktur lantai jembatan dengan dihubungkan oleh hanger.
Sedangkan menurut Steiveman (1953) membedakan jembatan gantung menjadi 2 jenis yaitu:
a. Jembatan gantung tanpa pengaku
Jembatan gantung tanpa pengaku adalah tipe jembatan gantung dimana seluruh beban sendiri dan lalu lintas didukung penuh oleh kabel. Hal ini dikarenakan tidak terdapatnya elemen struktur kaku pada jembatan. Jembatan gantung tanpa pengaku hanya digunakan untuk struktur yang sederhana (bukan untuk struktur yang rumit dan berfungsi untuk menahan beban yang terlalu berat), karena tidak adanya pendukung lantai jembatan yang kaku atau kurang memenuhi syarat untuk diperhitungkan sebagai struktur kaku/balok menerus.
Jembatan dengan pengaku adalah tipe jembatan gantung dimana pada salah satu bagian stukturnya mempunyai bagian yang lurus yang berfungsi untuk mendukung lantai lalu lintas(dek). Dek pada jembatan gantung jenis ini biasanya berupa struktur rangka, yang mempunyai kekuatan EI tertentu.Jembatan gantung dengan pengaku mempunyai dua dasar bentuk umum, yaitu:
- Tipe rangka batang kaku (stiffening truss)
Pada tipe ini jembatan mempunyai bagian yang kaku atau diperkaku yaitu pada bagian lurus pendukung lantai jembatan atau dek yang dengan hanger dihubungkan dengan kabel utama.
- Tipe rantai kaku (braced chain)
Pada tipe ini bagian yang kaku atau diperkaku adalah bagian yang berfungsi sebagai kabel utama.
Gambar 2.5 Tipe Stiffening Truss
Keunggulan jembatan gantung dibandingkan dengan jembatan lainnya, antara lain, memiliki nilai estetika dan memiliki bentang relatif panjang untuk melewati sungai atau jurang dimana pemasangan tiang-tiang penyangga secara menerus dengan bentang pendek tidak dimungkinkan(Anggraeni I.,2008). Tipe jembatan ini mampu digunakan pada bentang 100 – 2000 m. Dimana lebar untuk jalan masuk dan lintasan untuk tipe jembatan pejalan kaki yang berbeda dan tingkat-tingkat lalu lintas terdiri dari dua lebar standar, yaitu:
a. 1 m sampai dengan 1,4 m untuk pejalan kaki,sepeda, hewan ternak,sekawanan hewan,gerobak dorong beroda satu dan beroda dua, dan motor (jembatan pejalan kaki kelas II).
b. 1,4 m sampai dengan 1,8 m untuk kendaraan yang ditarik hewan dankendaraan bermotor ringan dengan maksimum roda tiga (jembatan pejalan kaki kelas I).
Lebar ini hanya akan memberikan akses satu arah pada beberapa tipe lalulintas danperingatan yang sesuai harus diletakkan pada setiap ujung jembatan. Untuk jembatan kelasI dianjurkan agar lantai jembatan dibuat dengan lebar 1,8 m untuk memberikan akseskendaraan bermotor ringan dengan maksimum roda tiga, tetapi kendaraan yang lebih besarharus dicegah, misalnya dengan memasang tiang besi atau patok di ujung jembatan.
Komponen- komponen Jembatan gantung pejalan kaki dapat kita lihat seperti gambar dibawah ini :
Komponen atau bagian-bagian jembatan meliputi komponen struktur atas, komponen struktur bawah, dan bangunan pelengkap jembatan.
a. Komponen utama bangunan atas jembatan (upper structure) meliputi : • Lantai jembatan (dek)
berfungsi untuk memikul beban lalu lintas yang melewati jembatan serta menyalurkan beban dan gaya-gaya tersebut ke gelagar melintang. • Gelagar melintang (cross girder)
berfungsi sebagai pemikul lantai dan sandaran serta menyalurkan beban dan gaya-gaya tersebut ke gelagar memanjang.
• Gelagar memanjang (stringer)
berfungsi sebagai pemikul gelagar serta menyalurkan beban dan gaya-gaya tersebut ke batang penggantung.
• Batang penggantung
berfungsi sebagai pemikul gelagar utama serta melimpahkan beban-beban dan gaya-gaya yang bekerja ke kabel utama.
• Kabel utama (main cable)
berfungsi sebagai pemikul beban dan gaya-gaya yang bekerja pada batang penggantung serta melimpahkan beban dan gaya-gaya tersebut ke menara pemikul dan blok angkur.
• Pagar pengaman
berfungsi untuk mengamankan pejalan kaki. • Kabel ikatan angin
berfungsi untuk memikul gaya angin yang bekerja pada bangunan atas. Pertambatan angin (bracing)
• Menara
berfungsi sebagai penumpu kabel utama dan gelagar utama, serta menyalurkan beban dan gaya-gaya bekerja melalui struktur pilar ke fondasi.
b. Komponen utama bangunan bawah jembatan (substructure) meliputi : • Blok angkur
merupakan tipe gravitasi untuk semua jenis tanah yang berfungsi sebagai penahan ujung-ujung kabel utama serta menyalurkan gaya-gaya yang dipikulnya ke fondasi.
• Pondasi menara dan fondasi angkur
berfungsi sebagai pemikul menara dan blok angkur serta melimpahkan beban dan gaya-gaya yang bekerja ke lapisan tanah pendukung.
c. Bangunan pelengkap jembatan meliputi : • Tembok samping dan tembok muka • Dinding penahan tanah (retaining wall) • Pelindung lereng (slope protection) • Pelindung erosi dan gerusan (scouring)
2.5 Lokasi Dan Elevasi Jembatan Gantung 2.5.1 Lokasi Jembatan
Dalam pemilihan lokasi jembatan pejalan kaki harus mempertimbangkan aspek ekonomis, teknis, dan kondisi lingkungan yang antara lain terdiri dari :
a. Biaya pembuatan jembatan harus seminimal mungkin. b. Mudah untuk proses pemasangan dan perawatan.
c. Mudah diakses dan memberikan keuntungan untuk masyarakat yang akan menggunakannya.
d. Berada pada daerah yang memiliki resiko minimal terhadap erosi aliran sungai.
Proses pemilihan juga harus mempertimbangkan keseluruhan pemasangan jembatan maupun jalan masuk. Faktor-faktor berikut ini perlu dipertimbangkan:
a. Panjang bentang terpendek yang mungkin dari jembatan.
b. Jembatan pejalan kaki harus berada pada bagian lurus dari sungai atau arus, jauh daricekungan tempat erosi dapat terjadi.
c. Pilih lokasi dengan kondisi fondasi yang baik untuk penahan kepala jembatan.
d. Lokasi harus sedekat mungkin dengan jalan masuk yang ada atau lintasan lurus.
e. Lokasi harus memberikan jarak bebas yang baik untuk mencegah banjir dan harusmeminimalisasi kebutuhan untuk pekerjaan tanah pada jalan masuk untuk menaikkan permukaan pada jembatan.
f. Arus sungai harus memiliki penguraian yang baik dan jalan aliran yang stabil denganresiko yang kecil dari perubahan karena erosi.
g. Lokasi harus terlindung dan seminimal mungkin terkena pengaruh angina. h. Lokasi harus memberikan jalan masuk yang baik untuk material dan
pekerja.
i. Akan sangat membantu bila terdapat penyedia material setempat yang mungkindigunakan dalam konstruksi seperti pasir dan batu.
j. Lokasi harus mendukung masyarakat setempat.
2.5.2 Elevasi Jembatan
Utuk elevasi lantai jembatan ditentukan oleh jarak bebas dan tinggi banjir dengan periode ulang 20 tahun.
1. Jarak bebas
Jarak bebas yang dianjurkan adalah:
a. Pada daerah yang agak datar ketika air banjir dapat menyebar ke batas ketinggianpermukaan air dianjurkan jarak bebas minimum 1 m.
b. Pada daerah berbukit dan memiliki kelandaian lebih curam ketika penyebaran airbanjir lebih terbatas, jarak bebas harus ditingkatkan. Jarak
bebas lebih dari 5 mdisarankan untuk daerah berbukit dengan arus sungai yang mengalir pada tepi jurangyang curam.
Faktor kritis lain dari jarak bebas untuk perahu dan lokasi dari kepala jembatan juga perludiperiksa untuk melihat kriteria mana yang mengatur tinggi minimum lantai jembatan.
2. Tinggi banjir
Tinggi banjir rata-rata dapat diamati dengan:
a. Observasi tempat yang ditandai oleh material yang tertahan pada tumbuhan, jenis arus, endapan pasir/tanah.
b. Diskusi dengan masyarakat setempat. c. Data muka air banjir tertinggi.
Penentuan ketinggian lantai jembatan ditunjukkan pada Gambar 1.
2.6 Pembebanan Jembatan Gantung Pejalan Kaki
Spesifikasi pembebanan yang membahas masalah beban dan aksi-aksi lainnya yang akandigunakan dalam perencanaan jembatan pejalan kaki dan bangunan-bangunan sekunder yang terkait dengan jembatan adalah Pembebanan
untuk Jembatan (RSNI T-02-2005) yang merupakan revisi dari SNI 03-1725-1989 (Tata Cara Pembebanan Jembatan Jalan Raya).
Jembatan pejalan kaki harus kuat dan kaku (tanpa lendutan yang berlebih) untuk menahan beban berikut:
2.6.1 Beban Vertical
Beban vertikal rencana adalah kombinasi dari beban mati dan beban hidup terbesar yang diperkirakan dari pengguna jembatan.Beban vertikal berupa:
1. Beban mati dari berat sendiri jembatan.
Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Dalam menentukan besarnya muatan mati harus dipergunakan nilai berat volume untuk bahan-bahan bangunan.
2. Beban hidup dari pengguna jembatan.
Ada dua aspek beban hidup yang perlu dipertimbangkan:
a. Beban terpusat pada lantai jembatan jembatan akibat langkah kaki manusia untuk memeriksa kekuatan lantai jembatan;
b. Beban yang dipindahkan dari lantai jembatan ke batang struktur yang kemudian dipindahkan ke tumpuan jembatan. Aksi beban ini akan terdistribusi pendek atau menerus sepanjang batang-batang longitudinal yang menahan lantai jembatan.
Beban hidup yang paling kritis yang dipikul karena pengguna jembatan pejalan kaki ditunjukkan pada Tabel 1. Dipertimbangkan bahwa beban terpusat 2000 kgf (20 kN) untuk kendaraan ringan/ternak dan beban merata
5 kPa memberikan batas yang cukup untuk keselamatan untuk semua pengguna biasa dari jembatan pejalan kaki.
Kelas Pengguna Lebar Beban Terpusat
Beban Terdistribusi Merata Lendutan Izin Δ Jembatan Gantung Pejalan Kaki Kelas I
(beban hidup maksimum sampai dengan kendaraan ringan) 1,8 m 20 KN (hanya ada satu kendaraan ringan pada satu bentang jembatan)
5 kPa 1/200 L
Jembatan Gantung Pejalan Kaki Kelas II
(beban hidup dibatasi hanya untuk pejalan kaki dan sepeda motor)
1,4 m
4 kPa 1/100 L
Keterangan :
L adalah bentang utama jembatan
2.6.2 Beban Samping
Beban samping disebabkan oleh: a. Tekanan angina.
b. Gempa.
c. Pengguna yang bersandar atau membentur pagar keselamatan.
d. Benturan ringan yang diakibatkan oleh batuan-batuan yang terbawa oleh sungai/arus.
Jika benturan keras dari objek yang lebih besar pada aliran air yang cepat maka jarak bebas lantai jembatan harus ditambah untuk mengurangi resiko benturan dan kerusakan.Beban samping yang harus dipertimbangkan dalam desain adalah beban angin yang terjadi pada sisi depan yang terbuka dari batang-batang jembatan dan beban yang diakibatkan oleh pengguna yang bersandar atau membentur pagar keselamatan dan tiangtiang penahan. Benturan dari batuan-batuan tidak akan terjadi jika ada jarak bebas yang memadai di bawah jembatan.
Standar perencanaan untuk jembatan pejalan kaki mempertimbangkan standar perencanaan kecepatan angin 35 m/detik, yang mengakibatkan tekanan seragam pada sisi depan yang terbuka dari batang-batang jembatan dari 130 kg/m2. Karena tidak mungkin lalu lintas di atas jembatan pada angin yang besar, beban angin dipertimbangkan terpisah dari beban hidup vertikal.
Beban gempa dihitung secara statik ekuivalen dengan memberikan beban lateral di puncak menara sebesar 15% sampai dengan maksimum 20% beban mati pada puncak menara. Beban gempa tidak dihitung bersamaan dengan beban angin karena tidak terjadi pada waktu yang sama.
2.7 Perencanaan Jembatan Gantung Pejalan Kaki
Standar perencanaan jembatan menetapkan kriteria perencanaan yang perlu dipertimbangkan untuk memastikan bahwa jembatan pejalan kaki aman dan sesuai untuk pengguna.
2.7.1 Kekuatan
Batang-batang jembatan harus cukup kuat untuk menahan beban hidup dan beban mati yang didefinisikan di atas dengan batas yang cukup untuk keselamatan untuk mengizinkan beban yang tidak terduga, properti material, kualitas konstruksi, dan pemeliharaan.
2.7.2 Lendutan
Jembatan pejalan kaki tidak boleh melendut untuk batas yang mungkin menyebabkan kecemasan atau ketidaknyamanan untuk pengguna atau menyebabkan batang-batang yang terpasang menjadi tidak rata. Batas maksimum untuk balok dan rangka batang jembatan pejalan kaki ditunjukkan pada Tabel 1. Batasan ini adalah lendutan maksimum pada seperempat bentang jembatan pejalan kaki ketika dibebani oleh beban hidup asimetris di atasnya.
2.7.3 Beban dinamik
Pada jembatan pejalan kaki dapat saja terjadi getaran akibat angin atau orang yang berjalan di atasnya. Namun, beban ini dapat diatasi dengan ikatan
2.8 Persyaratan Bahan
Ada 4 bahan pokok yang diginakan dalam perencanaan jembatan gantung yaitu beton, baja, kabel dan kayu. Standar persyaratan yang digunakan untuk ke 4 bahan tersebut yaitu antara lain :
2.8.1 Beton
Mutu beton harus sesuai dengan SNI 03-1974 seperti tampak pada Tabel 2.
Jenis Beton
Mutu Beton Ukuran
agregat maksimum
(mm)
Rasio air/ semen maksimum (terhadap berat) Kadar semen minimum (kg/m3 dari campuran) fc’ (MPa) σ'bk (kgf/cm2) Mutu Tinggi 50 600 19 0,350 450 45 500 37 25 19 0,400 0,400 0,400 395 430 455 38 450 37 25 19 0,425 0,425 0,425 370 405 430 35 400 37 25 19 0,450 0,450 0,450 350 385 405
Mutu Sedang 30 350 37 25 19 0,475 0,475 0,475 335 365 385 25 300 37 25 19 0,500 0,500 0,500 315 345 365 20 250 37 25 19 0,550 0,550 0,550 290 315 345 Mutu Rendah 15 175 37 25 19 0,600 0,600 0,600 265 290 315 10 125 37 25 19 0,700 0,700 0,700 225 245 260 2.8.2 Baja Persyaratan bahan: a. Penyimpanan bahan
Baja, baik ketika pabrikasi di bengkel maupun di lapangan, harus ditumpuk di atas balokpengganjal atau landasan sedemikian rupa sehingga tidak bersentuhan dengan tanah.Jika baja ditumpuk dalam beberapa lapis, pengganjal untuk semua lapis harus beradadalam satu garis.
1. Permukaan yang akan dicat harus bersih dan bebas dari lemak, debu, produkkorosi, residu, garam dan sebagainya.
2. Perbaikan lapis pelindung struktur baja;Bahan pelindung untuk struktur baja yang akan dilapis ulang dengan lapispelindung harus disesuaikan dengan jenis bahan dasar struktur baja yang telahdiberi lapisan pelindung. Sebelum dilakukan pelapisan ulang, struktur baja harusdibersihkan terlebih dahulu sampai kondisi permukaan tertentu sesuai dengankondisi kerusakan pada lapisan tersebut.
c. Baja struktur.
Baja yang digunakan sebagai bagian struktur baja harus mempunyai sifat mekanis bajastruktural seperti dalam Tabel 2.3.
Jenis Baja Tegangan putus minimum, fu (MPa) Tegangan leleh minimum, fy (MPa) Regangan minimum (%) BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 55 550 410 13 2.8.3 Kabel
Kabel merupakan bahan atau material utama dalam struktur jembatan gantung . Schodeck (1991) menyatakan bahwa kabel bersifat fleksibel cenderung
berubah bentuk drastis apabila pembebanan berubah. Dalam hal pemakaiannya kabel berfungsi sebagai batang tarik. Karakteristik kabel kaitannya dengan struktur jembatan gantung antara lain:
a. Mempunyai penampang yang seragam / homogen pada seluruh bentang. b. Tidak dapat menahan momen dan gaya desak.
c. Gaya – gaya dalam yang bekerja selalu merupakan gaya tarik aksial. d. Bentuk kabel tergantung pada beban yang bekerja padanya.
e. Bila kabel menderita beban terbagi rata, maka wujudnya akan merupakan lengkungan parabola.
f. Pada jembatan gantung kabel menderita beberapa beban titik sepanjang beban mendatar.
g. Kabel utama yang digunakan berupa untaian (strand). Jenis-jenis kabel ditunjukkan dalam Gambar 4.
h. Kabel dengan inti yang lunak tidak diizinkan digunakan pada jembatan gantung ini.
i. Kabel harus memiliki tegangan leleh minimal sebesar 1500 MPa.
j. Batang penggantung menggunakan baja bundar sesuai spesifikasi baja seperti tampak pada Tabel 3.
k. Kabel ikatan angin menggunakan baja bundar sesuai spesifikasi baja seperti tampak pada Tabel 3.
2.8.4 Kayu
a. Persyaratan bahan
Jenis bahan kayu yang akan digunakan sebagai struktur utama jembatan kayu harus mempunyai mutu minimum sama dengan kayu kelas II yang sudah diawetkan dengan kuat lentur minimum 85 kgf/cm2.
b. Bahan pendukung
Material pendukung mencakup pelat baja pengaku, baut sambungan, paku, klem sertabahan-bahan lain yang diperlukan dalam pekerjaan struktur kayu. c. Bahan Pelindung
Material pelindung dapat berupa cat dan bahan anti serangga.
2.9 Gaya Tarik Kabel Utama
Besarnya komponen horizontal gaya tarik H pada ujung kabel utama adalah:
1. akibat beban hidup merata penuh
H1 =𝑃𝑃𝑃𝑃8𝑑𝑑2………...…. (2.1) 2. akibat beban hidup tidak simetris pada setengah bentang
H1 =(𝑃𝑃 2)⁄ 𝑃𝑃8𝑑𝑑 2 ……… (2.2) 3. akibat beban mati
H1 =𝑤𝑤𝑃𝑃8𝑑𝑑2 ……….. (2.3) Keterangan:
H1, H2, H3 adalah komponen horizontal gaya tarik (kN) P adalah beban hidup merata (kN/m)
w adalah berat sendiri struktur (kN/m) L adalah bentang utama (m)
d adalah cekungan kabel di tengah bentang (m)
Besarnya cekungan kabel (d) berkisar antara 1/8 L sampai dengan 1/11 L Kabel utama dan backstay dihitung berdasarkan gaya tarik T maksimum:
untuk backstay :
T = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝜑𝜑𝐻𝐻 ………... (2.4) Atau untuk kabel utama :
T = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝜃𝜃𝐻𝐻 ………... (2.5)
Keterangan:
θ adalah sudut kabel di menara antara horizontal dan kabel bentang utama φ adalah sudut kabel di menara antara horizontal dan kabel angkur.
Perubahan panjang kabel diantara dua tumpuan (ΔL) adalah sebagai hasil dari pemanjangan elastis. Gelinciran sadel, atau perubahan suhu, sedangkan akibat dari lendutan pilar dan lendutan kabel perubahan panjang bentang adalah (ΔL). Dan Δf adalah perubahan simpangan (sag) kabel.
ΔH =𝑃𝑃𝑙𝑙𝑥𝑥𝐻𝐻𝑃𝑃𝐸𝐸𝐸𝐸 (2.6)
Dimana
E : koefisien elastis kabel A : luas penampang kabel
Untuk perubahan kecil dari slag kabel Δf,
ΔH = −𝐻𝐻𝑓𝑓𝑥𝑥Δf (2.7)
2.10 Lendutan
Lendutan akibat beban hidup merata yang bekerja pada seperempat bentang utama, dihitung berdasarkan pembagian beban antara gelagar pengaku sebesar (1-α ) dan kabel utama sebesar ((1-α):
Δ = 𝑊𝑊+𝛼𝛼(𝑃𝑃 2)𝛼𝛼(𝑃𝑃 8)⁄⁄ 𝑑𝑑 ………... (2.9) Keterangan:
Δ’ adalah lendutan gelagar pengaku pada seperempat bentang (m) Δ adalah lendutan kabel pada seperempat bentang (m)
α adalah fraksi beban yang menunjukkan proporsi beban hidup yang ditahan oleh kabel, yang besarnya diperoleh dari Δ’ = Δ
2.10.1 Lendutan Akibat Beban Asimetris
Lendutan terbesar dari kabel akibat beban asimetris dihasilkan oleh beban terbagi merata menerus, memanjang untuk jarak kl dari tumpuan (Gambar 2.10).
𝑦𝑦 = 𝑀𝑀′𝐻𝐻 Dari persamaan = 𝑀𝑀′
𝐻𝐻, titik terendah dari kelengkungan kabel terletak pada
𝑑𝑑𝑀𝑀′
𝑑𝑑𝑥𝑥 = 0 ketika titik puncak v terletak disebelah kiri dari tepi beban/pembebana
(E). 𝑑𝑑𝑀𝑀′ 𝑑𝑑𝑥𝑥 = 𝑤𝑤 2(𝑙𝑙 − 2𝑥𝑥) + 1 2𝑝𝑝𝑘𝑘2𝑙𝑙 = 0 (2.10)
bergerak menyentuh titik terendah v. Bila nilai ini disubsitusikan kepersamaan (2.10) maka akan diperoleh :
𝑘𝑘 = −𝑤𝑤𝑝𝑝 + �𝑤𝑤𝑝𝑝 +𝑤𝑤𝑝𝑝 (2.11)
Selanjutnya penyimpangan terbesar dari puncak v dari pusat bentang c adalah (lihat Gambar 2.10)
𝑒𝑒 𝑙𝑙 = 1 2+ 𝑤𝑤 𝑝𝑝 − � 𝑤𝑤 𝑝𝑝 + 𝑤𝑤2 𝑝𝑝2 (2.12)
Kelengkungan total kabel kenyataannya tidak berubah untuk semua harga p/w. Oleh karen itu naiknya atau terangkatnya kabel pada tengah bentangakan bernilai :
∆𝑓𝑓 = �1+2𝑒𝑒2𝑒𝑒 � 𝑥𝑥𝑓𝑓 (2.12)
2.10.2Lendutan Akibat Beban Simetris
Harga lendutan yang diakibatkan oleh perubahan kurva kabel dihitung dengan mengakibatkan adanya pemanjangan kabel atau adanya lendutan pada sadel (tumpuan diatas menara).
Lendutan vertikal maksimum ditengah bentang akan terjadi ketika kabel pada bagian tengah tertentu sepanjang kl dikenai beban hidup terbagi merata (p). Termasuk beban mati (w) yang terdapat disepanjang bentang.
𝑓𝑓′ 𝑤𝑤𝑙𝑙
8𝐻𝐻+
𝑝𝑝𝑙𝑙2
8𝐻𝐻 (2𝑘𝑘) (2.13)
Dari persamaan untuk panjang kabel pada keadaan awal dan setelah melendut akibat adanya beban, secara terpisah panjangnya ditentukan oleh persamaan (2.14) dan dengan q=p/w, didapatkan :
𝑃𝑃 = 𝑙𝑙 �1 +8𝑛𝑛32� = 𝑙𝑙 +24𝐻𝐻𝑤𝑤2𝑙𝑙32(1 + 3𝑞𝑞𝑘𝑘 + 3𝑞𝑞2𝑘𝑘3− 𝑞𝑞𝑘𝑘3− 2𝑞𝑞2𝑘𝑘3) (2.14)
Selanjutnya penyelesaian persamaan diatas untuk harga H, dan disubstitusikan kepersamaan (2.13), akan didapatkan :
𝑓𝑓′
𝑓𝑓 =
1+2𝑞𝑞𝑘𝑘 −𝑞𝑞𝑘𝑘2
(1+3𝑞𝑞𝑘𝑘 +3𝑞𝑞2𝑘𝑘3−𝑞𝑞𝑘𝑘3−2𝑞𝑞3𝑘𝑘3)1/2 (2.15)
Dari pendiferensialan persamaan (2.15) untuk harga k, didapatkan harga maksimum dari f’ sebagai berikut :
𝑞𝑞𝑘𝑘4(1 + 2𝑞𝑞) + 2𝑞𝑞3(1 − 𝑞𝑞) + 3𝑘𝑘2(1 − 𝑞𝑞) − 4𝑘𝑘 + 1 = 0 (2.16)
Dengan mensubstitusikan harga k dari persamaan (2.16) kepersamaan (2.15) didapat harga-harga lendutan ∆f=f’-f
2.11 Sistem Kabel
Kabel merupakan bahan atau material utama dalam struktur jembatan gantung. Karakteristik kabel kaitannya dengan struktur jembatan gantung antara lain:
• Gaya-gaya dalam yang bekerja selalu merupakan gaya tarik aksial, • Bentuk kabel tergantung pada beban yang bekerja padanya,
• Bila kabel menderita beban terbagi merata, maka wujudnya akan merupakan lengkung parabola,
• Pada jembatan gantung kabel menderita beberapa beban titik sepanjang beban mendatar.
Schodek (1991) menyatakan bahwa kabel bersifat fleksibel cenderung berubah bentuk drastis apabila pembebanan berubah.Dalam hal pemakaiannya kabel berfungsi sebagai batang tarik.
2.11.1 Panjang Kabel Angkur
Untuk perencanaan kabel angkur ditentukan bebarapa hal sebagai persyaratannya yaitu sebagai berikut :
a. Panjang teoritis kabel angkur adalah jarak geometrik antara titik pusat blok angkur di permukaan tanah dan titik pusat kabel di pelana;
b. Panjang bersih kabel angkur pada kondisi bebas beban, yaitu jarak bersih antara sumbu pelana dan titik untuk jangkar, diperoleh dengan mengadakan koreksi terhadap panjang teoritis.
• koreksi pengurangan panjang sesuai dengan dimensi blok angkur. • koreksi penambahan panjang sesuai dengan lengkungan kabel di
pelana.
• koreksi panjang ulur, yaitu panjang teoritis dikalikan tegangan kabel akibat beban mati penuh, dan dibagi dengan nilai modulus elastis.
• jika digunakan soket pada ujung kabel, panjang teoritis yang telah dikoreks sesuai butir 1 sampai dengan 3, harus ditambah sepanjang keperluan soket.
• koreksi untuk sudut penyebaran kabel ke blok angkur adalah kecil dan diabaikan.
2.11.2 Panjang Kabel Utama
Untuk menentukan panjang kabel utama ada 2 hal yang perlu diperhatikan antara lain :
a. Panjang teoritis kabel utama (Lk) adalah jarak parabolik antara titik-titik pusat kabel dipelana:
𝑃𝑃𝑘𝑘 = 𝑃𝑃{1 +83�𝑑𝑑𝑃𝑃2�}………... (2.17) Keterangan:
L adalah panjang bentang utama
d adalah cekungan kabel di tengah bentang
b. Panjang bersih kabel utama pada kondisi bebas beban diperoleh dengan mengadakan koreksi pengurangan terhadap panjang teoritis:
• koreksi penambahan panjang sesuai lengkungan di pelana.
• koreksi pengurangan panjang ulur elastis sebanding dengan tegangan rata-rata akibat beban mati penuh berdasarkan tegangan kabel maksimum di menara dan minimum di tengah bentang.
2.11.3 Kabel Penggantung
Dimensi batang penggantung harus mampu menahan gaya aksial tarik yang berasal dari lantai kendaraan.
2.11.4 Kabel Ikatan Angin
Dimensi kabel ikatan angin harus mampu memberikan stabilitas lateral untuk menahan beban angin rencana.
2.12 Kelandaian Jembatan
Jembatan dapat dibangun dengan kelandaian maksimum sebesar 1/20 bentang antaramenara-menara. Untuk kelandaian sampai 1/100 bentang, tidak ada perubahan dalampengukuran dan pemasangan jembatan. Penyesuaian dimensi untuk kelandaian n di atas1/100 adalah:
a. Bentang horizontal aktual antara menara-menara:
𝑃𝑃𝐿𝐿 = 𝑃𝑃 −𝑛𝑛22𝑃𝑃………... (2.18) Keterangan:
La adalah bentang horizontal aktual antara menara-menara n adalah kelandaian memanjang jembatan
Pada kelandaian n ≤ 1/100, La diambil sama dengan L dan pada kelandaian
n> 1/100 bentang horizontal aktual dihitung dengan persamaan (11). b. Koreksi sudut kabel 𝑋𝑋𝐶𝐶 terhadap horizontal:
Sudut kabel angkur untuk kondisi kelandaian n, adalah sudut kondisi horizontalyang dikoreksi dengan + 𝑋𝑋𝐶𝐶untuk sisi tinggi dan –𝑋𝑋𝐶𝐶untuk sisi rendah.
2.13 Menara
Menara yang digunakan harus didesain untuk mampu menahan aksial tekan dan lentur serta memiliki stabilitas terhadap tekuk dan beban gempa statik ekuivalen. Menara pada system jembatan gantung akan menjadi tumpuan kabel utama. Beban yang dipikul oleh kabel selanjutnya diteruskan ke menara yang kemudian disebarkan ketanah melalui pondasi. Dengan demikian agar dapat menyalurkan beban dengan baik, perlu diketahui pula bentuk atau macam menara yang akan digunakan.
Bentuk menara dapat berupa portal, multistory, atau diagonally braced frame sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar .konstruksi menara tersebut dapat juga berupa konstruksi cellular yang terbuat dari pelat baja lembaran, baja berrongga, atau beton bertulang. Tumpuan menara baja biasanya dapat diasumsikan jepit atau sendi, sedangkan tumpuan kabel di bagian atas menara, sering digunakan tumpuan rol untuk mengurangi pengaruh ketidakseimbangan menara akibat lendutan kabel.
2.14 Blok Angkur
Dimensi dari blok angkur harus didesain sedemikian rupa sehingga memiliki kapasitas yang lebih besar dari gaya pada kabel backstay (menahan minimum 120% gaya tarik kabel backstay). Garis kerja gaya kabel, tekanan pasif
tanah dan gaya gravitasi blok angkur harus bertemu pada satu titik tangkap agar tidak terguling. Blok angkur harus tertanam dalam tanah asli.
2.15 Pondasi
Dimensi dan jenis fondasi harus didesain sedemikian rupa sehingga memiliki kapasitas menahan beban sendiri, beban hidup dan beban angin yang bekerja pada bagian atas struktur jembatan dengan mempertimbangkan kondisi tanah setempat.
2.16 Sandaran
Sandaran harus aman bagi pengguna pejalan kaki baik anak-anak maupun dewasa. Tinggi minimum sandaran adalah 1 meter.
