MODIFIKASI APPROACH BRIDGE JEMBATAN SURAMADU DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER PRATEKAN STATIS TAK TENTU

T T U U G G A A S S A A K K H H I I R R

MODIFIKASI APPROACH BRIDGE JEMBATAN SURAMADU DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER PRATEKAN

STATIS TAK TENTU

OLOLEEHH ::

FEFENNTTYY DDWWII AANNYY LL 31310011 110000 110077

PRPROOGGRRAAMM SSAARRJJAANNAA ((SS--11)) JUJURRUUSSAANN TTEEKKNNIIKK SSIIPPIILL

FAFAKKUULLTTAASS TTEEKKNNIIKK SSIIPPIILL DDAANN PPEERREENNCCAANNAAAANN I

INNSSTTIITTUUTT TTEEKKNNOOLLOOGGII SSEEPPUULLUUHH NNOOVVEEMMBBEERR S

SUURRAABBAAYYAA 2

2000066

TU T UG G AS A S AK A K HI H IR R

MODIFIKASI APPROACH BRIDGE JEMBATAN SURAMADU DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER

PRATEKAN STATIS TAK TENTU

Surabaya, Juli 2006 Mengetahui / Menyetujui

DOSEN PEMBIMBING I DOSEN PEMBIMBING II

Prof. Dr. Ir. I G P RAKA, DEA Ir. DJOKO IRAWAN, MS NIP. 130.532.002 NIP. 131.651.440

PR

P

RO OG GR RA AM M S SA AR RJ JA AN NA A ( (S S- -1 1) ) J

J

UR

U

RU US SA AN N T TE EK KN NI IK K S SI I PI

P

I L

L

FA

F

AK KU U LT

L

TA AS S TE

T

EK KN NI IK K S SI IP PI IL L D DA AN N PE

P

ER RE EN NC CA AN NA AA AN N IN

I

NS ST TI IT TU U T

T

T TE EK KN NO O LO

L

OG GI I SE

S

EP PU UL LU UH H N NO O VE

V

EM MB BE ER R

S

SU UR RA AB BA AY YA A

20

2

0 06

0

6

MODIFIKASI APPROACH BRIDGE JEMBATAN SURAMADU DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER PRATEKAN STATIS TAK TENTU

Mahasiswa :

FENTY DWI ANY LESTARI 3101.100.107

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I G P RAKA, DEA

Ir. DJOKO IRAWAN, MS

ABSTRAK

Jembatan Suramadu merupakan jembatan yang menghubungkan Wilayah Surabaya dengan Wilayah Madura. Perencanaannya terdiri dari 3 segmen yaitu Causeway dengan panjang + 3,36 km; Approach Bridge dengan panjang + 1,44 km; dan Main Span dengan panjang + 0,818 km, sehingga panjang totalnya adalah + 5,4 km. Tipe konstruksi yang telah direncanakan adalah balok Prestressed Concrete I (PCI) girder untuk Causeway, box girder pratekan untuk Approach Bridge dan Main Span. Khusus untuk Main Span dilengkapi dengan cable stayed. Adapun lebar melintang jembatan direncanakan 30 m.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini akan dibuat perencanaan lain yaitu akan direncanakan ulang Approach Bridge Jembatan Suramadu dengan memodifikasi bentang menerus statis tak tentu dengan gelagar berbentuk box precast pratekan. Gelagar box dibuat segmental dengan ketinggian penampang box bervariasi mulai dari 3 – 6 m.

Secara umum perencanaan jembatan ini berdasarkan peraturan Bridge Management System (BMS) 1992. Dari data-data perencanaan kemudian dilakukan preliminary desain dengan menentukan dimensi-dimensi utama jembatan. Memasuki tahap awal perencanaan adalah perhitungan unsur sekunder jembatan yaitu trotoar dan lantai kendaran yang kemudian digunakan untuk analisa beban yang terjadi. Analisa beban yang terjadi terdiri dari analisa berat sendiri, analisa beban mati tambahan, dan analisa beban lalu lintas. Kemudian diadakan perhitungan kontrol tegangan tendon akibat beban mati tambahan, akibat beban hidup lalu lintas, akibat pengaruh waktu (perhitungan tegangan akibat loss prestressed) dan tahap terakhir adalah perhitungan kontrol tegangan akhir, yang mana besarnya gaya prategang efektif diperoleh 83061259 N. Selanjutnya dilakukan perhitungan penulangan box, kontrol lendutan, perhitungan geser, perhitungan kekuatan dan stabilitas yaitu kontrol momen retak, kontrol momen batas, kontrol gaya membelah, dan kontrol torsi.

Setelah dilakukan perhitungan dan kontrol, akhir dari desain ini dihasilkan bentuk dan dimensi penampang yang sesuai dengan persyaratan dan peraturan yang diterapkan. Hasil perancangan struktur berupa dimensi box, penempatan tendon, penulangan dan pendetailan struktur yang dituangkan dalam bentuk tabel-tabel dan gambar-gambar.

Kata kunci : Approach Bridge Jembatan Suramadu, Box girder pratekan, Tendon, dan Loss prestresse

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Tugas Akhir dengan judul “Modifikasi Main Span Jembatan Suramadu dengan Konstruksi Box Girder Pratekan Statis Tak Tentu” dapat diselesaikan dengan baik. Dengan penuh keteguhan hati, kekuatan iman, serta kesabaran tiada henti yang telah dianugerahkan oleh Yang Maha Esa, akhirnya laporan Tugas Akhir ini dapat menemukan ujung penyelesaiannya.

Penyusun menyadari laporan Tugas Akhir ini mungkin masih jauh dari sempurna. Mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman dari penyusun sehingga pastinya Tugas Akhir ini tidak lepas dari beberapa kesalahan dan kekurangan.

Karena itu dengan segala kerendahan hati penyusun mengharapkan saran yang membangun serta perbaikan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Penyelesaian laporan Tugas Akhir ini tentunya tidak lepas dari keterlibatan dan dukungan dari semua pihak yang telah membantu. Terima kasih yang sebesar-besarnya penyusun sampaikan kepada :

1. Prof. Dr. Ir. Indrasurya B. Mochtar, MSc, PhD selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil ITS.

2. Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka, DEA dan Ir. Djoko Irawan, MT selaku Dosen Pembimbing yang banyak memberikan pengarahan dan bimbingan di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penyusun selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

3. Ir. Sofyan Rasyid, MT selaku Dosen Wali.

4. Dosen-dosen Teknik Sipil ITS yang telah banyak memberikan ilmu yang sangat bermanfaat bagi kami.

5. Papa dan mama (alm) atas doa dan dukungannya, maaf ya pa minta duit terus.

Buat adikku Niena yang sering ikut sibuk bantuin Mbak Ti, juga Mas Antok trim’s atas supportnya.

6. Mas Agoes yang sering mbencekno tapi baik hati coz sering kasih semangat lewat sharing, Ayo cepetan nyusul.

7. Temen-temen S-44 ; Dewi (temen seperjuangan), May, Novita, dan semuanya terima kasih buat bantuan dan dukungannya. Buat Andri thanx buat kerjasamanya ya….(nggak akan kulupa jasamu).

8. Temen-temen kost MS-50, terutama buat Hesty dan Lala, terimakasih karena sudah nemenin ngerjain TA sambil nonton World Cup ‘06. Buat Mas Edwin, atas bantuannya nginstalin program…thanx ya.

9. Dek Iva thanx atas bantuan n’ pengertiannya, jangan kaget ya kalau Mbak Fen lagi bingung….kalang kabut jadinya. Juga buat Eka makasih, printermu benar- benar berarti buatku.

10. Temen-teman main dan jalan-jalan ; Lina dan Mb Ami…thanx for your support n’ everything.

11. Semua pihak yang nggak mungkin disebutkan satu-persatu yang telah membantu hingga terselesainya Tugas Akhir ini.

Akhir kata penyusun berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian, khususnya mahasiswa yang berminat mengambil Tugas Akhir bidang struktur.

Surabaya, Juli 2006

Penyusun

DAFTAR ISI

Hal LEMBAR JUDUL……….

LEMBAR PERSETUJUAN………..

ABSTRAK……….

KATA PENGANTAR………

DAFTAR ISI………..

DAFTAR GAMBAR ...

DAFTAR TABEL...

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Rumusan Masalah... 2

1.3 Maksud Dan Tujuan... 2

1.4 Lokasi Studi... 3

1.5 Ruang Lingkup Pembahasan... 3

1.6 Metodologi... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 8

2.1 Beton Pratekan... 8

2.1.1 Definisi Beton Pratekan... 8

2.1.2 Konsep Dasar Beton Pratekan... 9

2.1.3 Keuntungan Beton Pratekan... 11

2.2 Kehilangan Gaya Pratekan... 12

2.3 Balok Pratekan Menerus Statis Tak tentu... 18

2.4 Filisofi Desain ... 18

BAB III KRITERIA DESAIN... 21

3.1 Data-data Perencanaan... 21

3.1.1 Data-data Teknis... 21

3.1.2 Data-data Bahan... 22

3.1.3 Tegangan Ijin Bahan... 22

3.1.4 Peraturan-peraturan Yang Digunakan... 23

3.2 Persyaratan Desain... 23

3.3 Pembebanan pada Struktur Utama Jembatan... 24

3.3.1 Aksi dan Beban Tetap... 26

3.3.2 Beban Lalu Lintas... 28

3.3.3 Aksi Lingkungan... 33

3.3.4 Aksi-aksi Lainnya... 38

3.3.5 Kombinasi Beban... 39

3.4 Desain Dimensi Box Girder... 41

BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER... 44

4.1 Pembebanan Struktur Sekunder Jembatan... 44

4.2 Desain Struktur Sekunder Jembatan... 44

4.3 Kontrol terhadap Geser Ponds... 49

BAB V PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA... 51

5.1 Preliminary Desain………. 51

5.1.1 Profil Box Girder……… 51

5.1.2 Desain Tendon dan Urutan Ereksi………... 54

5.1.3 Detail Post Tension. Dan Streeing Tendon ... 55

5.2 Analisa Pembebanan...………... 56

5.2.1 Akibat Berat Sendiri... 56

5.2.2 Akibat Beban Mati Tambahan... 56

5.2.3 Akibat Beban Hidup... 56

5.2.4 Akibat Aksi Lingkungan / Angin... 57

5.3 Perhitungan Momen……….. 58

5.4 Analisa Tegangan yang Terjadi... 60

5.5 Perencanaan Kabel………... 67

5.6 Analisa Kehilangan Gaya Prategang………. 69

5.6.1 Perhitungan Kehilangan Pratekan Langsung... 69

5.6.2 Perhitungan Kehilangan Pratekan Berdasarkan Fungsi Waktu ... 73

5.6.3 Perhitungan Kehilangan Pratekan Total... 75

5.7 Perhitungan Penulangan Box... 77

5.8 Perencanaan Perhitungan Geser……… 86

5.9 Kontrol Momen Retak………... 92

5.10 Kontrol Momen Batas………... 95

5.11 Kontrol Gaya Membelah………... 98

5.12 Kontrol Torsi………... 99

5.13 Kontrol Lendutan………... 103

BAB VI METODE PELAKSANAAN... 106

6.1 Prinsip Tahap Konstruksi ……… 106

6.2 Alat Launching Gantry... 106

6.3 Pemasangan Box Girder... 107

6.4 Stressing Tendon ... 108

6.4.1 Tahap Pelaksanaan Post Tensioning Girder ……….. 108

6.4.2 Pekerjaan Grouting………. 109

6.4.3 Tahap Stressing Continuity Tendon………110

BAB VII PENUTUP...……… ………. 111

7.1 Kesimpulan ... 111

7.2 Saran... 112

DAFTAR PUSTAKA……….... 114 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Koefisien-koefisien Gesekan untuk Tendon-tendon Pasca Tarik ……..…… 14

Tabel 2.2 Nilai Ksh untuk Komponen Struktur Pascatarik ……… 16

Tabel 2.3 Nilai-nilai Kre dan J... 16

Tabel 2.4 Nilai-nilai C... 17

Tabel 2.5 Prosentasi Kehilangan Gaya Prategang... 17

Tabel 3.1 Ringkasan Aksi-aksi Rencana ………... 25

Tabel 3.2 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana... 28

Tabel 3.3 Temperatur Jembatan Rata-rata Nominal... 34

Tabel 3.4 Sifat Bahan Rata-rata Akibat Pengaruh Temperatur ... 34

Tabel 3.5 Kecepatan Angin Rencana Vw... 35

Tabel 3.6 Koefisien Seret (Cw)... 35

Tabel 3.7 Faktor Kepentinagan... 37

Tabel 3.8 Faktor Tipe Bangunan ... 38

Tabel 3.9 Kombinasi Beban ………... 40

Tabel 3.10 Pemilihan Tipe Jembatan ... 41

Tabel 4.1 Beban Nominal pada Trotoar ... 49 LAMPIRAN

Tabel 5.1 Perhitungan Dimensi dan Effisiensi Profil Box Girder

Tabel 5.2 Perhitungan Koefisien Rendemen dan Berat Profil Box Girder Tabel 5.3 Perhitungan Gaya tarik (Fo)

Tabel 5.4 Perhitungan Fo dan Kontrol terhadap fc ijin Tabel 5.5 Letak CGS Rencana Tendon

Tabel 5.6 Exentrisitas Rencana untuk Tendon Tabel 5.7 Perencanaan Kabel

Tabel 5.8 Perhitungan Gaya Pratekan Akibat perpendekan Elastis

Tabel 5.9 Perhitungan Kehilangan Gaya Pratekan Akibat Gesekan (Wobble Effect) Tabel 5.10 Perhitungan Gaya Pratekan Akibat Slip Angker

Tabel 5.11 Perhitungan Kehilangan Pratekan Akibat Rangkak Beton Tabel 5.12 Perhitungan Kehilangan Gaya Pratekan Akibat Susut Beton Tabel 5.13 Perhitungan Gaya Pratekan Akibat Relaksasi Baja

Tabel 5.14 Perhitungan Kehilangan Gaya Pratekan Total Tabel 5.15 Perhitungan Penulangan Box

Tabel 5.16 Perhitungan Gaya Geser Oleh Tekanan Tendon dan Beban Luar Tabel 5.17 Perhitungan Retak Geser Pada Badan (Vcw)

Tabel 5.18 Perhitungan Retak Lentur Geser Miring (Vci) Tabel 5.19 Perhitungan Kontrol Momen Retak

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1.1 Peta lokasi Proyek Pembangunan Jembatan Suramadu …………..………... 3

Gambar 3.1 Beban Lajur ” D”……… 30

Gambar 3.2 Penyebaran Pembebanan pada Arah Melintang………... 30

Gambar 3.3 Pembebanan Truk ”T”... 31

Gambar 3.4 Faktor Beban Dinamis untuk KEL, Pembebanan Lajur ”D”... 32

Gambar 3.5 Desain Box Girder ………. 43

Gambar 4.1 Perencanaan Sandaran ... 45

Gambar 4.2 Penulangan Sandaran ... 46

Gambar 4.3 Struktur Kerb ... 47

Gambar 4.5 Penyebaran Beban pada Plat Lantai Kendaraan ... 50

Gambar 5.1 Penampang Box Girder Dibagi Dalam Beberapa Pias ... 52

Gambar 5.2 Alternatif pembebanan UDL dan KEL………... 60

Gambar 5.3. Amplop Momen ... 60

Gambar 5.4 Diagram Tegangan Saat Transfer (Pemasangan Segmen Kantilever)... 62

Gambar 5.5 Diagram Tegangan Saat Transfer (Pemasangan Segmen Tengah)... 64

Gambar 5.6 Diagram Tegangan Saat Service (Menerus Diatas Tumpuan)... 65

Gambar 5.7 Diagram Tegangan Saat Service (Menerus Lapangan / Tengah Bentang)... 67

Gambar 5.8 Diagram Tegangan Saat Service (Setelah Kehilangan Gaya Pratekan)... 77

Gambar 5.9 Alternatif Penyebaran Beban T ………. 79

Gambar 5.5 Skema Beban Hidup Merata yang Menyebabkan Torsi……… 100

Gambar 5.6 Skema Beban Hidup Garis yang Menyebabkan Torsi ……….. 100