1
Jurnal RENOVASI
Rekayasa dan Inovasi Teknik Sipil
p-ISSN : 2443-3187 e-ISSN : 2961-9599 Vol. 8, No.1 (April 2023)
PERENCANAAN ULANG STRUKTUR ATAS JEMBATAN WARREN TRUSS MENGGUNAKAN SUSPENSION BRIDGE
STUDI KASUS JEMBATAN SEBIO, SENDANGDAWUNG, KECAMATAN KANGKUNG, KABUPATEN KENDAL, JAWA TENGAH
Algazt Aryad Masagala1*, Bayu Wicaksono1
1Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Teknologi Yogyakarta
*coressponding author : [email protected]
Received : 21 Februari 2023 Available online : 6 April 2023
This is an open access article under the CC-BY license
Abstrak
Jembatan adalah suatu bangunan yang memungkinkan suatu jalan menyilang sungai/saluran air, lembah atau menyilang jalan lain yang tidak sama tinggi permukaannya. Jembatan Sabeo dibangun dengan kontruksi baja Warren Truss.
Jembatan Sabeo memiliki panjang 65 meter dan lebar 2,5 meter. Struktur atas berupa kontruksi baja (Warren Truss) yang ada pada saat ini dan sudah mengalami korosi serta bagian-bagian struktur tersebut sudah mulai patah, perlu adanya perencanaan ulang pada jembatan ini agar para pengguna jembatan merasa lebih aman dalam melewati jembatan ini. Perencanaan jembatan gantung ini menggunakan suspension bridge karena jembatan ini adalah jembatan bantu masyarakat sekitar untuk digunakan sebagai akses penyebrangan yang lebih cepat, fungsi lain dari perencanaan jembatan gantung untuk dapat menjadi salah satu ikon didesa tersebut. Perencanaan ini diawali dengan pengambilan data dilapangan berupa bentang jembatan. Pada perencanaan jembatan gantung ini akan direncanakan dengan bentang 65 meter dan lebar 1,8 meter. Perencanaan dimulai dengan memodelkan jembatan gantung pada SAP2000 kemudian menentukan beban rencana yang bekerja pada jembatan untuk mendapatkan respon struktur jembatan. Selanjutnya hasil respon struktur tersebut digunakan untuk mendapatkan elemen struktur yang memenuhi ketentuan keamanan dan kenyamanan jembatan. Dari hasil perencanaan diperoleh profil baja untuk gelagar memanjang menggunakan profil IWF-100.50.5.7, gelagar melintang C- 100.50.5.7,5, pengaku gelagar L-50.50.6, railling L-50.50.6, kabel utama menggunakan kabel FC6x37 diameter 60 mm dan kabel penggantung menggunakan kabel FC6x37 diameter 16 mm, perencanaan kabel tersebut menunjukan hasil analisis bahwa gaya aksial kabel utama sebesar 257,768 kN.
Gaya aksial yang terjadi pada jembatan yaitu 3815,1 kN, dan gaya aksial kabel penggantung sebesar 6,647 kN. Gaya aksial yang terjadi pada jembatan yaitu 271,276 kN. Perencanaan menara menggunakan beton bertulang dengan tinggi menara 8 m, ukuran kolom menara 40/60 cm dan balok menara 30/40 cm. Dari perencanaan tersebut analisis lendutan memperoleh hasil maksimal 0,24 m pada tengah bentang jembatan sehingga tidak melebihi lendutan izin yang disyaratkan yaitu 0,32 m, dan hasil dari perhitungan tingkat nilai keamanan Safety factor perencanaan jembatan ini memiliki tingkat keamanan yang cukup tinggi.
Kata kunci : Perencanaan ulang, suspension bridge, pejalan kaki
2
1. PENDAHULUAN
Jembatan adalah suatu bangunan yang memungkinkan suatu jalan menyilang sungai / saluran air, lembah atau menyilang jalan lain yang tidak sama tinggi permukaannya. Secara umum suatu jembatan berfungsi untuk melayani arus lalu lintas dengan baik. Keberadaan jembatan mempunyai arti penting bagi kehidupan manusia, dimana manusia adalah adalah makhluk sosial yang selalu berinteraksi antar manusia diberbagai wilayah untuk kepentingan-kepentingan tertentu, sehingga dalam kehidupan manusia selalu berkaitan dengan proses perpindahan atau transportasi. Ketika manusia akan melakukan aktifitas dalam memenuhi dan menjalankan aktifitas dengan jangkauan lintas wilayah, karena wilayah tersebut dipisahkan oleh suatu penghalang seperti sungai, tebing, ataupun laut, yang menyebabkan kendala untuk melakukan aktifitas jika dihadapi oleh penghalang tersebut, disinilah peran utama jembatan dalam memberikan akses agar memudahkan proses transportasi manusia dan barang untuk sampai kesuatu tujuan tertentu.
Jembatan Sabeo saat ini masih digunakan oleh masyarakat dan mempunyai peran yang sangat penting bagi masyarakat yang berada disekitarnya meskipun dalam kondisi jembatan yang demikian adanya, karena jembatan ini merupakan akses terdekat untuk pergi kesekolah, untuk melakukan aktivitas sehari-hari dan untuk menuju kedaerah kota. Dari hal ini disimpulkan bahwa Jembatan Sabeo sudah dikategorikan tidak aman untuk dilalui, karena dengan umur jembatan yang sangat lama dan kerusakan yang terjadi pada strukturnya membuat jembatan tersebut harus di redesain/direncanakan kembali untuk keamanan dan keselamatan bagi para pengguna Jembatan Sabeo.
Berdasarkan uraian diatas, dapat diketahui bahwa penelitian untuk melakukan desain ulang pada Jembatan Sabeo menjadi hal yang penting untuk dilakukan. Dalam studi ini akan dicoba melakukan desain ulang jembatan menggunakan struktur jembatan suspensi seperti yang telah dilakukan oleh peneliti terdahulu [1-4].
2. METODE PENELITIAN
Perencanaan ulang struktur atas jembatan warren truss menggunakan suspension bridge dilakukan di Jembatan Sebio yang terletak di Pedukuhan Sabio, Desa Sendangdawung, Kecamatan Kangkung, Kabupaten Kendal, Provinsi Jawa Tengah dimana panjang dari jembatan ini 65 meter dengan lebar 1,8 meter yang tersusun atas material profil baja, kabel baja, dan papan kayu. Analisis ini dikerjakan berdasarkan SNI yang berlaku di Indonesia yang berkaitan dengan perencanaan jembatan, menggunakan program SAP2000 v14.
Perhitungan beban kerja pada struktur jembatan mengacu pada SNI terkait pembebanan [5-6], sementara perhitungan kapasitas elemen struktur mengacu pada SNI terkait dengan elemen struktur [7-11].
Dalam penelitian perencanaan ulang jembatan ini memperhatikan beberapa beban :
a. Beban Mati
Beban mati adalah beban yang terdiri dari berat masing-masing bagian struktural dan elemen- elemen non-strukturalnya. Masing-masing berat elemen ini harus dianggap sebagai aksi yang terintegrasi pada waktu menetapkan faktor beban biasa dan yang terkurangi. Besar beban mati jembatan dipengaruhi oleh bahan yang digunakan sebagai elemen jembatan pada pasal 7.1 SNI 1725:2016 [5] yang dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Berat Isi Untuk Beban Mati [5]
Bahan Berat isi
(kN/m3)
Kerapatan massa (kg/m3) Lapisan permukaan
beraspal 22,0 2245
Besi tuang (cast iron) 71,0 7240 Timbunan tanah
dipadatkan 17,2 1755
Kerikil dipadatkan 18,8-22,7 1920-2315
Beton aspal 22,0 2245
Beton ringan 12,25-19,6 1250-2000 Beton , f’c < 35 Mpa 22,0-25,0 2320
Baja (steel) 78,5 7850
Kayu ringan 7,8 800
Kayu keras 11,0 1125
3
b. Beban Hidup
Beban hidup adalah semua beban yang berasal berat kendaraan-kendaraan bergerak / lalu lintas dan pejalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan yang akan dirancang. Pada jembatan gantung untuk pejalan kaki beban hidup ditinjau dari 2 (dua) aspek yang perlu dipertimbangkan sebagai berikut [5]:
1. Beban terpusat pada lantai jembatan akibat langkah kaki manusia untuk memeriksa kekuatan lantai jembatan.
2. 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 ditunjukan pada Tabel 2. Dipertimbangkan bahwa beban terpusat 2000 kgf (20kN) untuk kendaraan ringan/ternak dan beban merata 5 kPa memberikan batas yang cukup untuk keselamatan untuk semua pengguna biasa dari jembatan pejalan kaki [5].
Tabel 2. Beban hidup yang dipikul dan lendutan jembatan gantung pejalan kaki [5]
Kelas
Pengguna Lebar Beban terpusat
Beban terdistribusi
merata
Lendutan Izin
Δ Jembatan
gantung Pejanan kaki kelas l (beban hidup maksimum sampai dengan kendaraan ringan)
1,8 m
20 kN (hanya ada satu kendaraan bermotor ringan pada satu bentang jembatan)
5 kPa 1
200𝐿
Jembatan gantung pejalan kaki kelas II
(beban hidup Maksimum sampai dengan kendaraan ringan)
1,4
m - 4 kPa 1
100𝐿
c. Beban Angin
Beban angin harus diasumsikan terdistribusi merata pada permukaan yang terekspos oleh angin. Luas area yang diperhitungkan adalah luas area dari semua komponen, termasuk sistem lantai dan railling yang diambil tegak lurus terhadap arah angin.
Arah ini harus divariasikan untuk mendapatkan pengaruh yang paling berbahaya terhadap struktur jembatan atau komponen-komponennya. Luasan yang tidak memberikan kontribusi dapat diabaikan dalam perencanaan. Tekanan angin dasar dapat dilihat pada Tabel 3. Tekanan angin rencana dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut [5]:
PD = PB(VDZ
VB)2 (1)
Dengan :
PD = Beban angin pada struktur PB = Tekanan angin dasar
VDZ = Kecepatan angin rencana pada elevasi Z VB = Kecepatan angin rencana 90 – 126 km/jam
Tabel 3. Tekanan Angin Dasar [5]
Komponen bangunan atas
Angin tekan (MPa)
Angin hisap (MPa) Rangka, kolom,
dan pelengkung 0,0024 0,0012
Balok 0,0024 N/A
Permukaan datar 0,0019 N/A Gaya total beban angin tidak boleh diambil kurang dari 4,4 kN/m pada bidang tekan dan 2,2 kN/mm pada bidang hisap pada struktur rangka dan pelengkung, serta tidak kurang dari 4,4 kN/mm pada balok atau gelagar.
d. Beban Gempa
Jembatan harus direncanakan agar memiliki kemungkinan kecil untuk runtuh namun dapat mengalami kerusakan yang signifikan dan gangguan terhadap pelayanan akibat gempa. Beban gempa diambil sebagai gaya horizontal yang ditentukan berdasarkan perkalian antara koefisien respon elastik (Csm) dengan berat struktur ekivalen yang kemudian dimodifikasikan dengan faktor modifikasi respon (R) dengan formulasi pada Persamaan 2 [6].
Eq=𝐶𝑠𝑚
𝑅 x Wt (2)
4
Keterangan :
Eq = Gaya gempa horizontal statis (kN) Csm = Koefisien respon elastik
R = Faktor modifikasi respon Wt = Berat total struktur (kN)
Koefisien respon elastik Csm diperoleh dari peta percepatan batuan dasar dan spekta percepatan sesuai dengan daerah gempa dan periode ulang gempa rencana. Koefisien percepatan yang diperoleh berdasarkan peta gempa dikalikan dengan suatu faktor amplifikasi sesuai dengan kondisi tanah sampai kedalaman 30 m dibawah struktur jembatan [6].
Alur penelitian ini disajikan dalam bagan alir pada Gambar 1.
Gambar 1. Bagan alir penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Tampak samping perencanaan jembatan Perencanaan ulang jembatan penelitian ini menggunakan tipe jembatan gantung (Suspension bridge), data teknis dan spesifikasi material jembatan yang digunakan pada perencanaan jembatan gantung (Suspension bridge) dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Data teknis dan spesifikasi material jembatan
Keterangan Spesifikasi
Panjang bentang kiri 13m
Panjang bentang tengah 65 m
Panjang bentang kanan 13m
Lebar Jembatan 1,8 m
Tinggi menara 8 m
Mutu baja BJ 34
Properti Kabel Utama
a. Jenis Kabel 6x37 FC
b. Diameter kabel 60 mm
c. Beban patah minimum 1500 MPa Properti kabel penggantung
a. Jenis kabel 6x37 FC
b. Diameter kabel 16 mm
c. Beban patah minimum 1500 MPa Profil elemen jembatan
a. Gelagar memanjang Profil IWF 100x50x5x7 mm b. Gelagar melintang Profil C 100x50x5x7,5 mm c. Gelagar ikatan angin Profil L 50x50x6 mm d. Railling Profil L 50x50x6 mm e. Lantai jembatan Kayu jati kelas 1 f. Menara jembatan Kolom ukuran 40/60cm g. Pengaku menara Balok ukuran 30/40 cm
Tabel 5. Hasil analisis kekuatan struktur atas jembatan
Nama Elemen Struktur
Cek Aksial
(kN)
Cek Momen
(kN)
Cek Geser
(kN) Cek Gelagar
Memanjang (IWF 100.50.5.7)
0 4,118 ≤
6,747
4,604
≤ 11,34
Aman
Gelagar Melintang
(Channel 100.50.5.7,5)
0 0,941 ≤
5,890
2,034
≤ 11,34
Aman
Batang ikatan Angin (Profil L 50.50.6)
0 0,0325 ≤ 1,915
0,087
≤ 5,67
Aman
Railling (Profil L 50.50.6)
0 0,159 ≤
2,891
4,007
≤ 5,67
Aman Tiang Menara
(Ukuran 40/60 cm)
5553,00 - - Aman
Kabel Utama (Diameter 60
mm)
3815,1 - - Aman
Kabel
Penggantung 271,296 - - Aman
5
Dari proses analisis perencanaan jembatan ini dapat diketahui hasil kekuatan struktur jembatan pada penampang yang digunakan, lendutan yang terjadi dan nilai safety faktor yang dihasilkan.
a. Kekuatan struktur
Hasil perencanaan kekuatan struktur atas Jembatan Gantung Sabeo dapat dilihat pada Tabel 5. Secara umum, keseluruhan elemen struktur jembatan berada pada kondisi aman dengan kapasitas yang cukup dalam memikul beban.
b. Lendutan
Nilai lendutan ditinjau dari ½ bentang jembatan.
Lendutan yang terjadi dalam perencanaan struktur atas jembatan sabeo ini tidak boleh melebihi lendutan ijin yaitu 1/200 L, hasil dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Lendutan tengah bentang jembatan Variasi
Pembebanan
Lendutan Tengah Bentang (m)
Cek Lendutan Izin
≤ 0,325 m. Aman
Comb 1 0,05 Aman
Comb 2 0,04 Aman
Comb 3 0,24 Aman
Comb 4 0,24 Aman
Comb 5 0,24 Aman
Comb 6 0,24 Aman
Comb 7 0,24 Aman
Comb 8 0,24 Aman
Comb 9 0,24 Aman
Comb 10 0,24 Aman
Comb 11 0,24 Aman
Comb 12 0,24 Aman
Comb 13 0,04 Aman
Comb 14 0,04 Aman
Comb 15 0,04 Aman
c. Safety Factor
Tabel 7. Nilai Safety Factor
Nama Elemen Struktur Nilai Safety Faktor Gelagar memanjang 1,63
Gelagar Melintang 6,25 Batang Ikatan Angin 58,92
Railling 18,2
Tiang Menara 1
Kabel Utama 6,495
Kabel Penggantung 18,182
Nilai Safety Factor didapatkan setelah melakukan analisis elemen struktur jembatan yang dapat dilihat pada tabel 7. Secara umum keseluruhan elemen memiliki safety factor yang lebih besar dari 1,0.
4. KESIMPULAN
Dari hasil analisis perencanaan jembatan gantung dapat disimpulkan bahwa :
a. Pada struktur atas lantai jembatan menggunakan komponen rangka baja sebagai berikut:
1. Gelagar memanjang dengan profil IWF 100.50.5.7.
2. Gelagar melintang dengan profil Channel 100.50.5.7,5.
3. Batang ikatan angin dengan profil L 50.50.6 4. Railling dengan profil L 50.50.6
b. Diameter kabel yang digunakan pada perencanaan ini yaitu kabel utama D60 mm dan kabel penggantung D16 mm.
c. Pada perencanaan jembatan gantung ini digunakan tinggi menara 8 meter, untuk dapat menahan beban yang bekerja pada jembatan, dimensi menara kolom jembatan yang digunakan yaitu 40/60 cm, dimensi balok menara jembatan yaitu 30/40 cm, dan hasil perencanaan tulangan pada menara jembatan sebagai berikut:
1. Menara kolom dengan dimensi 40/60 cm menggunakan tulangan utama 12-D13, tualangan geser tumpuan P10-200 mm, serta tulangan geser lapangan P10-250 mm.
2. Balok menara dengan dimensi 30/40 cm menggunakan tulangan utama tekan tumpuan 3 D13, tulangan tekan lapangan 3 D13 dan tulangan tarik tumpuan 3 D13, tulangan tarik lapangan 3 D13, memiliki tulangan susut 4 P10, serta tulangan geser tumpuan P10-100, tulangan geser lapangan P10-150.
d. Lendutan yang terjadi pada tengah bentang jembatan gantung yaitu 0,24 m < dari lendutan izin yaitu 0,32 m.
DAFTAR PUSTAKA
[1] F. Amrina, , 2015, Analsis Struktur Jembatan Gantung Pejalan Kaki Asimetris Desa Banaran- Kemuning, Gunung Kidul, Tugas Akhir, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
6 [2] A. Maskur, 2019, Analisis Kekuatan Struktur Atas
Jembatan Gantung Progo, Ndumpoh, Magelang Utara, Magelang, Tugas Akhir, Universitas Teknologi Yogyakarta, Yogyakarta.
[3] A. M. Ilham, 2015, Perancangan Ulang Struktur Atas Jembatan Gantung Pejalan Kaki Tipe Side Span Free Bentang 60 Meter Pada Jembatan Gantung Duwet, Banjarharjo, Kalibawang, Kulon Progo, Tugas Akhir, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
[4] A. Supriyatna, 2016, Analisis Kekuatan Struktur Atas Jembatan Gantung Nambangan, Pundhong, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta, Tugas Akhir, Universitas Teknologi Yogyakarta, Yogyakarta.
[5] Badan Standarisasi Nasional, 2016, SNI 1725-2016 Standar Pembebanan untuk Jembatan, Jakarta.
[6] Badan Standarisasi Nasional, 2016, SNI 2833-2016 Perencanaan Jembatan Terhadap Beban Gempa, Jakarta.
[7] Badan Standarisasi Nasional, 2005, RSNI T-03-2005 Perencanaan Struktur Baja untuk Jembatan, Jakarta.
[8] Badan Standarisasi Nasional, 2008, SNI 0076-2008 Tali Kawat Baja, Jakarta.
[9] Badan Standarisasi Nasional, 2017, SNI 2052-2017 Baja Tulangan Beton, Jakarta.
[10] Kementrian Pekerjaan Umum, 2010, Pemberlakukan Pedoman Perencanaan dan Pelaksanaan kontruksi Jembatan Gantung Untuk Pejalan Kaki, Jakarta.
[11] B. Supriyadi, A. S. Muntohar, 2007, Jembatan, Yogyakarta.
