1 PENAMBAHAN ELASTOMER JEMBATAN RANGKA BAJA
SEMBAYAT LAMA KABUPATEN GRESIK PADA STA 0+350 – STA 0+530
Nadya Mutiara Ramadhani1, M. Royyan2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya E-mail: 19035010048@student.upnjatim.ac.id, 19035010017@student.upnjatim,ac,id
Abstrak: Jembatan adalah suatu struktur konstruksi yang digunakan masyarakat sebagai sarana penghubung yang memungkinkan rute transportasi melalui pada daerah yang terpisah oleh sungai, danau dan dua pulau yang terpisah lautan.
Jembatan rangka baja merupakan struktur jembatan yang terdiri dari rangkaian batang-batang baja dan merupakan gabungan elemen berbentuk segitiga yang tersusun secara stabil dimana gaya. Struktur bawah jembatan menggunakan pondasi tiang pancang dimana beban disalurkan oleh abutment yang terletak pada kedua sisi jembatan. Perencanaan Perletakan (baringe) jembatan akhir - akhir ini sering memakai elastomer (elastomeric), yaitu bahan yang terbuat dari kombinasi antara karet yang di dalamnya terdapat plat baja. Perletakan elastomer ini digunakan pada metode rencana keadaan batas kelayanan, sedang metode keadaan batas ultimate tidak di perkenankan. Sifat dari perletakan elastomer yaitu mampu memikul translasi dan rotasi melalaui deformasi.
Kata Kunci : Jembatan, Perletakan, elastomer
ABSTRACT:bridge is a construction structure that is used by the community as a means of connecting that allows transportation routes through areas separated by rivers, lakes and two islands separated by oceans. Steel truss bridge is a bridge structure consisting of a series of steel rods and is a combination of triangular-shaped elements that are arranged stably where the force. The substructure of the bridge uses a pile foundation where the load is transmitted by the abutments located on both sides of the bridge. In recent years, bridge laying plans often use elastomeric (elastomeric) materials, which are materials made of a combination of rubber and a steel plate. This elastomeric placement is used in the service limit state design method, while the ultimate limit state method is not permitted. The nature of the elastomeric bearing is that it is able to carry translation and rotation through deformation.
Keywords: Bridges, laying, elastomer
PENDAHULUAN
Jembatan dengan struktur busur dinilai tepat digunakan sebagai jembatan bentang panjang karena bentuk busur pada struktur pemikul utama mampu mengurangi nilai momen lapangan yang terjadi akibat beban luar. Dengan bentang yang sama, dimensi jembatan busur dapat lebih kecil daripada jembatan girder (Tristanto, Lanneke dan Redrik Irawan, 2010). Akantetapi, bentang maksimum yang dapat dijangkau oleh struktur busur beton tidak dapat sejauh dengan struktur busur baja. Bentang maksimum jembatan busur beton adalah 420 m, sedangkan jembatan busur baja memiliki bentang maksimum 550 m (Barker dan Puckett, 2013). Jembatan Sembayat lama terletak di Kabupaten Gresik merupakan jembatan kelas nasional, dimana jalur tersebut memiliki peran strategis bagi perekonomian di Pulau Jawa.
Perencanaan Perletakan (baringe) jembatan akhir -
akhir ini sering memakai elastomer (elastomeric), yaitu bahan yang terbuat dari kombinasi antara karet yang di dalamnya terdapat plat baja.
Perletakan elastomer ini digunakan pada metode rencana keadaan batas kelayanan, sedang metode keadaan batas ultimate tidak di perkenankan. Sifat dari perletakan elastomer yaitu mampu memikul translasi dan rotasi melalaui deformasi. Bearings harus dipasang minimum 25 mm dari tepi sisi permukaan tumpuan, untuk mengijinkan pelebaran ( spreading ) elastomer di bawah beton. Bila perletakan mengalami displacement geser / rotasi secara bersamaan dalam 2 arah maka perletakan bulat ( circular ) umumnya akan lebih sesuai dibanding perletakan persegi ( rectangular ).
Sedangkan untuk jembatan komposit dan jembatan rangka baja ini memakai perletakan elastomer persegi.
2
Gambar 1. Gambar Letak Elastomer yang Ditinjau
RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah pada kajian ini adalah:
Elastromer ukuran berapa yang cocok untuk dapat digunakan pada jembatan rangka baja sembayat lama kabupaten gresik pada sta 0+350 – sta 0+530?
1. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian pada kajian ini adalah:
Elastromer ukuran berapa yang cocok untuk dapat digunakan pada jembatan rangka baja sembayat lama kabupaten gresik pada sta 0+350 – sta 0+530?
2. BATASAN MASALAH
1. Perencanaan jembatan ini hanya meninjau struktur utama saja (tidak menghitung analisis biaya dan manajemen konstruksi).
2. Kajin ini tidak merencanakan perkerasan jalan di jembatan.
3. Perumusan pada kajian ini menggunakan literatur yang ada.
4. Kajian ini tidak meninjau metode pelaksanaan yang digunakan.
5. Peraturan pembebanan yang digunakan dihitung berdasarkan SNI 1725:2016
3. MANFAAT PENELITIAN
1. Sebagai referensi dalam mendesain jembatan dengan menggunakan sistem
2. Sebagai bahan pertimbangan dalam mendesain jembatan bagi instansi terkait.
4. TINJAUAN PUSTAKA 4.1 Jembatan
Pengertian jembatan menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) merupakan jalan yang terbentang di atas titian besar. yang secara umum, jembatan merupakan sebuah bangunan yang dapat menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh sebuah rintangan seperti sungai, lembah, drainase, danau, jalan raya, jalan kereta api, dan sebagainya.
Sedangkan menurut keilmuan, pengertian jembatan yaitu suatu konstruksi yang sengaja dibangun untuk mempermudah setiap orang menyeberangi rintangan- rintangan.
4.2 Jenis Jembatan Berdasarkan Fungsinya Berdasarkan fungsinya, jembatan dibagi menjadi tiga jenis, yakni:
a. Jembatan Jalan Raya (Highway Bridge) Jembatan jalan raya merupakan struktur jalan utama yang digunakan untuk melewati rintangan.
Contohnya mobil yang menggunakan highway bridge untuk menyeberangi aliran air di bawahnya.
Mayoritas jembatan jalan raya tidak dapat digunakan oleh pejalan kaki karena tidak disediakan jalur khusus. Jenis jembatan ini lebih sering digunakan kendaraan besar, seperti mobil, truck, bus dan kendaraan lainnya.
b. Jembatan Jalan Kereta Api (Railway Bridge) Jembatan jalan kereta api merupakan konstruksi jembatan yang digunakan oleh kereta api, baik kereta barang ataupun kereta berpenumpang. Tujuannya sama, yakni untuk melintasi rintangan, seperti sungai, danau, dan lain sebagainya.
Railway bridge sangat berpengaruh pada perjalanan kereta api. Karena adanya jembatan dapat mempercepat pengiriman barang atau mempersingkat perjalanan. Jembatan jalan kereta api harus dirancang sesuai dengan tingkat kecepatan kereta api.
c. Jembatan Pejalan Kaki (Pedestrian Bridge) Pedestrian bridge hanya bisa digunakan oleh pejalan kaki. Jembatan ini bisa terletak di daratan ataupun di air, sesuai dengan kebutuhannya. Jenis jembatan ini membuat pejalan kaki bisa melewati rintangan yang sulit atau berbahaya dan sampai tujuan dengan selamat.
4.3 Jenis Jembatan Berdasarkan Strukturnya Berdasarkan fungsinya, jembatan dibagi menjadi tujuh jenis, yakni:
a. Jembatan Lengkung (Arch Bridge)
Jembatan lengkung (Arch Bridge) menggunakan lengkungan sebagai komponen struktural utama yang terletak di bawah jembatan. Terlepas dari desain pondasi jembatan yang lebih rumit, struktur pada arch bridge sendiri biasanya membutuhkan lebih sedikit material daripada jembatan balok dengan ukuran bentang yang sama.
b. Jembatan Balok (Beam Bridge)
Jembatan balok (Beam Bridge) adalah jenis jembatan yang menggunakan bentuk yang paling sederhana. Karena bentuknya yang sederhana dan mudah dibuat, model jembatan ini merupakan model jembatan tertua yang sudah lama digunakan oleh manusia. Jembatan balok dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu jembatan gelagar, jembatan gelagar kotak, jembatan gelagar pelat, dan jembatan balok sederhana.
c. Jembatan Rangka (Truss Bridge)
Jembatan Rangka (Truss Bridge) adalah desain jembatan yang sangat populer yang menggunakan rangka diagonal berbentuk segitiga yang terletak di atas jembatan untuk mendistribusikan gaya hampir pada seluruh
3
struktur jembatan. Jembatan rangka merupakan salah satu jenis jembatan yang banyak digunakan karena ketahanannya yang luar biasa dan membutuhkan lebih sedikit bahan untuk konstruksinya.
d. Jembatan Gantung (Suspension Bridge) Jembatan Gantung (Suspension Bridge) adalah desain jembatan dengan memanfaatkan seutas tali atau kabel suspensi yang terhubung pada suspender vertikal untuk menopang beban dek jembatan dan beban dinamis. Kabel suspensi memanjang di luar setiap sisi jembatan dan ditambatkan dengan kuat pada tower. Setiap beban yang bekerja pada struktur diubah menjadi tegangan yang melintasi kabel suspensi yang akan dipindahkan pada abutment atau tower kemudian disalurkan dengan kompresi vertikal ke tanah.
e. Jembatan Lengkung Terikat (Tied Arch Bridge/ Bowstring Bridge)
Jembatan Lengkung Terikat atau Tied Arch Bridge adalah desian struktur jembatan yang menggabungkan antara struktur lengkung (arch) yang didukung oleh ikatan vertikal pada jembatan gantung. Jembatan tied arch mengadopsi daya dukung pada struktur jembatan lengkung dan jembatan gantung secara bersamaan. Jembatan ini terdiri atas komponen utama berupa struktur lengkung pada setiap sisi dek jembatan, dan pengikat (tied) pada setiap segmen lengkungan sebagai penopang dek.
Beban yang bekerja pada jembatan akan ditransfer melalui ikatan vertikal ke struktur lengkung yang terdapat diatas jembatan yang langsung tehubung pada pondasi atau abutment di bawah jembatan.
f. Jembatan Cable Stayed (Cable Stayed Bridge)
Jembatan cable-stayed adalah desain struktur jembatan dengan dek jembatan tergantung pada menara atau pilar (pier) dengan menggunakan kabel yang terhubung secara langsung pada satu atau lebih kolom vertikal atau pilar. Pilar atau kolom vertikal merupakan elemen utama sebagai penahan beban struktur yang dapat terletak di tengah bentang struktur jembatan atau dekat dengan abutment.
Jembatan cable-stayed menopang beban struktur dan beban dinamis dengan kabel diagonal yang kemudian ditransfer menuju pilar atau kolom vertikal melalui kompresi vertikal.
Gaya tarik pada kabel juga membuat dek mengalami kompresi horizontal.
Salah satu masalah utama pada struktur jembatan cable stayed adalah sambungan pusat kabel yang memberikan tekanan horizontal pada dek jembatan. Oleh karena itu, struktur pada dek jembatan perlu diperkuat untuk menahan tekanan horizontal tersebut.
g. Jembatan Kantilever (Cantilever Bridge) Jembatan kantilever adalah desain struktur jembatan dengan menggunakan sistem balok
kantilever yang merupakan struktur horizontal yang hanya ditopang pada salah satu ujungnya.
Kantilever harus ditambatkan dengan kuat pada satu sisi untuk menahan beban yang berada pada bentang jembatan dan menghindari tegangan geser. Struktur Kantilever harus menahan tegangan pada tumpuan bagian atas dan tekan pada tumpuan bawah.
Struktur jembatan kantilever terdiri dari dua sisi lengan kantilever. Pada rentang bagian tengah jembatan menopang beban vertikal dan tidak memiliki penopang langsung dibawahnya.
Oleh karena itu untuk mendukung beban yang bekerja pada jembatan khusunya pada jembatan dengan beban yang tinggi menggunakan struktur pendukung berupa struktur rangka atau batang untuk mendistribusi beban beban pada jembatan menuju ke pilar atau pondasi secara efektif dan aman.
4.4 Bagian-bagian dari Konstruksi Jembatan Berikut ini merupakan bagian-bagian dari struktur yang menyusun konstruksi jembatan, antara lain:
1. Konstruksi Bagian Atas (superstructure) adalah bagian jembatan yang berfungsi untuk menerima beban secara langsung. Beban-beban tersebut meliputi beban sendiri, beban mati, beban mati tambahan, beban lalu-lintas kendaraan, beban pejalan kaki, dan beban-beban lain yang berada di atas jembatan tersebut.
Struktur yang membentuk superstructure ini di antaranya:
a. Trotoar
b. Peninggian Trotoar c. Slab Lantai Trotoar
d. Sandaran dan Tiang Sandaran e. Hand Rail
f. Deck Slab g. Steel Girder h. Balok Gelagar
i. Ikatan Pengaku (ikatan angin, ikatan rem, katan tumbukan)
j. Perletakan (rod dan sendi)
2. Konstruksi Bagian Bawah (substructure) ialah bagian jembatan yang berguna untuk mendukung konstruksi superstructure. Bagian- bagian yang membentuk substructure ini antara lain:
a. Pile Cap b. Abutment c. Pier (pilar) d. Wingwall
3. Pondasi (foundation) merupakan bagian jembatan yang berperan untuk memikul keseluruhan dari beban jembatan. Contoh- contoh pondasi yang biasa diterapkan untuk membangun jembatan meliputi:
a. Pondasi Tiang Bor b. Pondasi Tiang Pancang
4
5. METODE
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian kali ini, yaitu merencanakan data perencanaan yang akan digunakan. Sistematika metodologi penelitian digunakan untuk menjelaskan langkah-langkah yang akan digunakan dalam penelitian ini. Diagram alir dapat dilihat pada gambar di bawah ini
Gambar 2. Diagram Alir Metodologi Penelitian
6. PEMBAHASAN
8.1Perencanaan Dimensi Elastomer Duro meter hardness IRHD =70
Shear modulus G = 1,2 MPa
Bulk Modulus B = 2000 MPa
Panjang perletakan a = 700mm
Lebar perletakan b = 700mm
Tebal selimut tc = 12mm
Tebal lapis dalam ti = 12mm Tebal pelat baja ts = 3mm
n = 5 lapis
Tebal total elastomer t = 87mm Side cover thickness tsc =10mm Luas denah total karet Ar
= ((a -2tsc)x(b –2tsc))
= ((700– 2.10)x(700 – 2.10))
= 462400mm²
Gambar 3. Gambar Dimensi Elastomer
8.2 Kombinasi Pembebanan 1. Kombinasi beban vertikal, yaitu:
Vmax = Pmati + Phidup + Wangin
= 2148221,5 + 699740 + 699740
= 1614301,5 kg
= 1614,3 ton
= 16143,015 KN
2. Kombinasi beban horizontal terbesar arah memanjang, yaitu:
Ha = Pgempa longitudinal
= 38,79233 ton
= 387,9233 KN
3. Kombinasi beban horizontal terbesar arah melintang, yaitu:
Hb = Pgempa transversal
= 31,125 ton
= 311,25 KN
8.3 Kontrol Dimensi Elastomer 1. Faktor bentuk
(berdasarkan BM pasal 8.3.5) S = Ar/(P.te)
= 462400 / (2(680 + 630)16,8)
= 10,12 ; 4 < S < 12 (OK) 2. Simpangan grser
(Berdasarkan BMS 3.6) Regangan Geser tekan εsc δa = (Ha . t) / (Ar . G)
= (387923,3 . 87) / (462400 . 1,2)
= 60,82 mm Δb = (Hb . t) / (Ar . G)
= (31125 . 87) / (462400 . 1,2)
= 4,88 mm
Aeff = Luas daerah efektif perletakan (berdasarkan BMS pasal 8.3.6.1.d)
= A(1 – (δa/a)–(δb / b))
= 462400(1-60,82/700)-(4,88/700))
= 418998,57 mm2
c = Vmax / (3.Aeff.G(1 + 2S2)
= 1614301,5/(3.418998,6.1,2 (1+2(9,73)2)
= 0,0052 sc = 6 . S . c
= 6. 9,73 . 0,0052
= 0,316
700 mm
Mulai
Data Perencanaan
Kombinasi Beban
Kontrol Dimensi Elestomer
Kesimpulan
Selesai
5
3. Regangan geser torsi Ɛsr
Gaya vertikal, Vmax bekerja pada pusat luasan Elastomer dan momen = 0, maka
αa = αb = 0, sehingga Ɛsr = 0
4. Regangan geser tangensia Ɛsh Ɛsh = δa / t
= 60,82 / 87
= 0,699
Untuk membatasi distorsi tangensial dan agar ujung perletakan menggelinding seminimum mungkin atas kecenderungan pelat baja yang melentur, syarat yang harus dipenuhi adalah BMS pasal 8.3.6.3: nilai regangan dari maksimum ijin adalah:
Ar > Aeff ≥ 0,8Ar
462400 > 418998,5 ≥ 369920 (ok) Ɛsh ≤ (2Aeff / Ar) – 1,1
0,699 ≤ 0,712 (ok)
Syarat untuk menjamin bahwa regangan geser total yang berkembang tidak berlebihan berdasarkan BMS pasal 8.3.6.1 adalah:
Ɛsh + Ɛsr + Ɛsc ≤ 2,6 / √𝐺 =2,6 / √1,2 0,699 + 0 + 0,316 ≤ 2,37
1,015 ≤ 2,37 (OK)
5. Persyaratan tegangan tekan rata-rata (berdasarkan BMS pasal 8.3.6.2)
Vmax / Ar ≤ 15 Mpa
1420312,19/462400 ≤ 15 Mpa
3,07 Mpa ≤ 15 Mpa (OK)
6. Kontrol stabilitas perletakan
Vmax / Aeff ≤ 2.b.G.S / 3,87 1420312,19/418998 ≤ (2.700.1,2.10.12/4) 3,38 ≤ 65,13 (OK)
7. Kontrol tebal minimum plat Tebal baja ts = 3 mm
BJ = 37
Fy = 390 Mpa
Syarat: ts ≥ 3 mm
3 mm ≥ (3.Vmax.t1) / (A.fy) 3 mm ≥ 0,3 mm (OK) 8. Kontrol penahan perletakan
Kombinasi beban
H’ =Beban gempa horizontal terbesar
= 387,92 KN
H’ < ‘0,1 (Vmax + 3.Aeff . 0,001) H’ < 0,1(16143,01+3.4189,99.0,001) 387,92 < 1615,558 (OK)
Beban permanen
Vmax/Aeff ≥ 2 2(161543,01 . 9,8)418,9856 ≥ 2
3,76 ≥ 2 (OK)
Jadi, elestomer berukuran 700 x 700 mm2 dapat digunakan
7. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa elestromer berukuran 700 x 700 mm2 dapat digunakan pada jembatan rangka baja sembayat lama kabupaten gresik pada sta 0+350 – sta 0+530.
8. DAFTAR PUSTAKA
[1] Ekky Hardiyanto, modifikasi desain jembatan sembayat lama kabupaten Gresik pada sta 0-350 sta 0- 530 dengan system jembatan busur rangka baja [2] PUPR Bina marga Perencanaan penetapan ketentuan ketentuan tentang bantalan elastomer unntuk jembatan.
[3] Sumaidi dan anna Rumintang modifikasi rangka baja jembatan sembayat baru menggunakan system rangka baja Throught Warren Trus
