PERENCANAAN JEMBATAN DENGAN MENGGUNAKAN PROFIL BOX GIRDER PRESTRESS
Tugas Akhir
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
ULIL RAKHMAN 06 0404 123
SUBJURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2011
PERENCANAAN JEMBATAN DENGAN MENGGUNAKAN PROFIL BOX GIRDER PRESTRESS
Tugas Akhir
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
ULIL RAKHMAN 06 0404 123
Dosen Pembimbing:
Prof.Dr.Ing. JOHANNES TARIGAN 195612241 198103 1 002
SUBJURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2011
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah, serta innayah-Nya hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Perencanaan Jembatan Dengan Menggunakan Profil Box Girder Prestress”
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa untuk penyempurnaan tugas akhir ini.
Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan dan mengorbankan segalanya baik tenaga, pikiran dan harta hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada :
1. Bapak Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan. Selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini 2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T Selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
3. Bapak Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang luar biasa kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak/Ibu staf pengajar jurusan teknik sipil Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi.
6. Untuk teman-teman teknik sipil USU stambuk 2006. Selain itu penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada teman-teman Musteker yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Seluruh rekan-rekan mahasiswa-mahasiswi jurusan teknik sipil USU.
Akhir kata penulis mengharapkan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2011
Ulil Rakhman 06 0404 123
ABSTRAK
Transportasi merupakan salah satu sarana yang digunakan oleh manusia dalam melakukan berbagai interaksi antar manusia sebagaimana halnya mahkluk sosial. Interaksi tersebut dapat berupa interaksi sosial,ekonomi,politik, maupun budaya. Oleh karena itu transportasi tidak dapat dipandang sebelah mata,karena hal tersebut akan sangat berpengaruh sekali terhadap kehidupan sekelompok orang tertentu di daerah tertentu.Mengingat pentingnya peran sarana transportasi dalam kehidupan manusia maka diperlukan sarana penunjang transportasi yang baik diantaranya adalah jalan dan jembatan
Jembatan adalah struktur yang dibangun dengan tujuan menghubungkan menghubungkan jalan yang terputus karena rintangan seperti sungai, lembah, laut.
Pada awalnya jembatan dibuat sangat sederhana dengan menggunakan kayu. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, jembatan mulai dibuat dengan mengunakan beton atau beton yang dikompositkan dengan baja. Kemudian, dengan berkembangnya teknologi beton, mulailah orang-orang membuat jembatan dengan menggunakan beton prategang.
Pada tugas akhir ini direncanakan jembatan dengan menggunakan struktur box girder prestressed . Jembatan ini akan direncanakan oleh penulis berdasarkan peraturan peraturan yang berlaku seperti : Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan RSNI T-02-2005,Perencanaan struktur beton untuk jembatan SNI T-12-2004, SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan struktur Beton Untuk Bangunan Gedung dan Tabel ASTM A-416.Dan juga akan digunakan program komputer seperti SAP 2000 v 11 untuk mempermudah pengerjaan tugas akhir ini
Kata Kunci : pratekan , jembatan, box girder
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i
Abstrak ... iii
Daftar Isi ... iv
Daftar Tabel ... viii
Daftar Gambar ... ix
Daftar Notasi... x
I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang dan Perumusan Masalah ... 1
I.2. Perumusan Masalah……….. 3
I.3. Pembatasan Masalah………. 4
I.4. Maksud dan Tujuan……….. 5
I.5. Manfaat Penulisan……… 5
I.6. Sistematika penulisan ... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA II.1. Jembatan... 7
II.1.1. Umum... 7
II.1.2. Klasifikasi Jembatan ... 8
II.1.3. Dasar Pemilihan Tipe Jembatan ... 10
II.1.3.1. Keadaan struktur tanah pondasi ... 10
II.1.3.2. Faktor peralatan dan tenaga teknis ... 10
II.1.3.3. Faktor bahan dan lokasi ... 11
II.1.3.4. Faktor lingkungan ... 11
II.1.4. Bagian Struktur Jembatan ... 12
II.1.4.1. Struktur Bangunan Atas Jembatan ... 13
II.1.4.2. Struktur Bangunan Bawah Jembatan ... 13
II.2. Beton prategang ... 13
II.2.1. Konsep Dasar... 13
II.2.2. Sistem prategang dan pengangkeran ... 21
II.2.2.1. Pratarik ... 21
II.2.2.2. Pasca tarik ... 22
II.2.3. Material Beton Prategang ... 23
II.2.3.1. Beton ... 23
II.2.3.2. Baja ... 24
II.2.4. Analisa Prategang ... 35
II.2.4.1. Tedon Konsentris ... 35
II.2.4.2. Tedon Eksentris ... 36
II.2.5. Kehilangan Prategang ... 36
II.2.5.1. Kehilangan gaya prategang langsung ... 37
II.2.5.2. Kehilangan gaya prategang berdasarkan fungsi waktu ... 39
II.2.6. Pembebanan Pada Jembatan ... 41
II.2.6.1. Aksi Tetap ... 42
II.2.6.2. Aksi Lalu Lintas ... 43
II.2.6.3. Aksi Lingkungan ... 50
II.3. Jembatan box girder ... 55
II.3.1. Umum... 55
II.3.2. Box Girder Dengan Ketinggian Konstan ... 56
II.3.3. Box Girder Dengan Ketinggian Bervariasi ... 56
II.3.4. Metode Konstruksi ... 57
II.4. Perencanaan End Block ... 64
II.4.1. Distribusi Tegangan ... 64
II.4.2. Panjang Transfer dan Penyaluran ... 66
II.4.3. Daerah Angkur Pasca Tarik ... 67
II.4.3.1. Metode Analisis Elastis Linier untuk Menentukan Tulangan Pengekang ... 70
II.4.3.2. Metode Strut and Tie untuk Penulangan Blok Ujung Pengekang ... 71
II.4.4. Tegangan Tumpu Izin ... 76
III. APLIKASI DAN PERHITUNGAN III.1. Kriteria Desain ... 78
III.1.1. Data Data Perencanaan ... 78
III.1.2. Peraturan struktur... 79
III.1.3. Data-Data Bahan ... 79
III.1.3.1. Beton ... 79
III.1.3.2. Baja ... 79
III.1.4. Tegangan Ijin Bahan ... 79
III.1.4.1. Beton prategang ... 80
III.1.4.2. Baja prategang ... 82
III.2. Perencanaan Struktur Sekunder ... 82
III.2.1. Perhitungan Tiang Sandaran ... 82
III.2.2. Penulangan ... 85
III.2.3. Perhitungan Trotoar ... 87
III.3. Perencanaan Struktur Primer III.3.1. Preliminary Design ... 88
III.3.2. Analisa Pembebanan ... 93
III.3.3. Gaya Prestress,Eksentrisitas Dan Jumlah Tendon ... 99
III.3.4. Penentuan Jalur Tendon ... 108
III.3.5. Analisa Kehilangan Gaya Prategang ... 114
III.3.5.1. Perhitungan kehilangan gaya prategang langsung ... 114
III.3.5.2. Perhitungan kehilangan gaya prategang berdasarkan fungsi waktu ... 118
III.3.6. Perhitungan penulangan box girder ... 122
III.3.6.1. Pelat dinding ... 123
III.3.6.2. Pelat bawah ... 124
III.3.6.3. Pelat atas ... 126
III.3.7. Perencanaan End Block ... 128
IV. KESIMPULAN DAN SARAN IV. 1 Kesimpulan ... 131
IV. 2 Saran... 131
DAFTAR PUSTAKA ... 132
DAFTAR TABEL
Tabel.II.1 : Tipe Jembatan dan Aplikasi Panjang Jembatan ... 12
Tabel.II.2 : Kabel kabel untuk beton prategang ... 25
Tabel.II.3 : Strand Standar Tujuh Kawat Untuk Beton Prategang ... 26
Tabel.II.4 : Data teknis kawat batangan dari Dywidag ... 27
Tabel.II.5 : Contoh pengangkuran dari type Dywidag ... 29
Tabel.II.6 : Data teknis pendongkrak system VSL ... 34
Tabel.II.7 : Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana ... 43
Tabel.II.8 : Kecepatan angin rencana ... 50
Tabel.II.9 : Koefisien seret Cw ... 51
Tabel.II.10 : Faktor Kepentingan ... 54
Tabel.II.11 : Faktor Tipe Bangunan ... 54
Tabel.III.1 : Tebal minimum sayap atas box girder ... 89
Tabel.III.2 : Posisi tendon didalam profil box girder ... 114
DAFTAR GAMBAR
Gambar.II.1 : Tipikal Struktur Jembatan ... 12
Gambar II.2 : Distribusi Tegangan Sepanjang Penampang Beton Prategang konsentris ... 17
Gambar II.3 : Momen Penahan Internal Pada Beton Prategang dan Beton Bertulang ... 19
Gambar.II.4 : Balok Beton Menggunakan Baja Mutu Tinggi……… 19
Gambar.II.5 : Balok Prategang Dengan Tendon Parabola ... 20
Gambar.II.6 : Proses Pengerjaan Beton Pratarik ... 21
Gambar.II.7 : Proses Pengerjaan Beton Pascatarik ... 22
Gambar.II.8 : Jenis-jenis Baja yang Dipakai Untuk Beton Prategang ... 24
Gambar.II.9 : Strands Prategang 7 Kawat Standard dan Dipadatkan ... 25
Gambar.II.10 : Contoh kawat batangan dari Dywidag ... 27
Gambar.II.11 : Contoh pemakaian kawat batangan prestress ... 28
Gambar.II.12 : Sistem pengangkuran sistem dywidag ... 30
Gambar.II.13 : Dongkrak hidrolik sistem dywidag ... 31
Gambar.II.14 : Sistem pengangkuran sistem VSL ... 33
Gambar.II.15 : Dongkrak hidrolik sistem VSL ... 34
Gambar.II.16 : Prategang Konsentris ... 35
Gambar II.17 : Prategang Eksentris ... 36
Gambar II.18 : Beban Lajur “D”………. 44
Gambar II.19 : Penyebaran Pembebanan Pada Arah Melintang………. 46
Gambar II.20 : Pembebanan Truk “T” ... 47
Gambar II.21 : Pembebanan untuk Pejalan Kaki ... 49
Gambar II.22 : Koefisien Geser Dasar (C) Plastis untuk Analisis Statis ... 53
Gambar II.23 : Jembatan dengan box girder dengan ketinggian konstan ... 56
Gambar II.24 : Jembatan dengan box girder dengan ketinggian bervariasi ... 57
Gambar II.25 : Metode kostruksi dengan menggunakan system perancah ... 58
Gambar II.26 : Metode kostruksi dengan menggunakan system launching ... 59
Gambar II.27 : Metode kostruksi dengan menggunakan system launching Gantry ... 61
Gambar II.28 : Metode kostruksi dengan menggunakan system lifting frame .... 61
Gambar II.29 : Metode kostruksi dengan menggunakan system crane ... 62
Gambar II.30 : Metode kostruksi dengan menggunakan system full span ... 62
Gambar II.31 : Metode kostruksi dengan menggunakan system form traveler ... 63
Gambar II.32 : Zone Angkur Ujung untuk Tendon Terlekat ... 66
Gambar II.33 : Panjang penyaluran untuk strand prategang ... 67
Gambar II.34 : Skema jejak gaya tekan pada model tekan dan tarik... 73
Gambar II.35 : Model Strut and Tie Tipikal untuk Zone Angkur Ujung ... 74
Gambar II.36 : Rangka Batang Ideal pada Model Strut and Tie ... 75
Gambar III.1 : Potongan melintang gelagar jembatan ... 90
Gambar III.2 : Penulangan box girder ... 127
Gambar III.3 : Angkur hidup VSL Tipe 22 Sc ... 128
Gambar III.4 : Angkur mati VSL Tipe 22 Sc ... 128
Gambar III.4 : Pembesian End Block ... 130
DAFTAR NOTASI
ANC Kehilangan gaya prategang akibat slip angkur ( MPa ) AS Luas tulangan beton ( cm2 )
AS min Luas tulangan beton minimum ( cm2 )
bw Lebar badan ( mm )
CR Kehilangan gaya prategang akibat rangkak beton ( MPa ) Cw Koefisien seret
db Diameter nominal batang, kawat atau kabel prategang ( mm) e eksentrisitas tendon dari pusat berat penampang beton, cgc ( mm ) Ec Modulus elastisitas beton ( MPa )
Es Modulus elastisitas batang prategang ( MPa )
ES Kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastic ( MPa ) f’c Kuat tekan beton yang ditetapkan ( MPa )
fc Tegangan tekan izin maksimum di beton sesudah kehilangan pada taraf beban kerja ( MPa )
fci Tegangan tekan izin maksimum di beton segera sesudah transfer dan sebelum terjadi kehilangan ( MPa )
ft Tegangan tarik izin maksimum di beton sesudah semua kehilangan pada taraf beban kerja ( MPa )
fti Tegangan tarik izin maksimum di beton segera sesudah transfer dan sebelum kehilangan ( MPa )
h Tebal total komponen struktur ( mm ) Hw Kecepatan angin rencana ( m/s )
I Momen inersia penampang yang menahan beban luar terfaktor ( cm4 ) Jumlah strand yang diperlukan
Pbs Beban putus minimal satu strand ( kN )
RE Kehilangan gaya prategang akibat relaksasi baja ( MPa ) SH Kehilangan gaya prategang akibat susut beton ( MPa ) TEQ Beban Gempa ( kN/m )
T Beban Angin ( kN/m ) TTP Beban Pejalan Kaki ( kN/m )
Momen tahanan sisi atas ( m3 ) Momen tahanan sisi bawah ( m3 )
Jarak c.g.c terhadap serat atas ( m ) Jarak c.g.c terhadap serat bawah ( m )
