PERENCANAAN JEMBATAN PALU IV DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER SEGMENTAL METODE PRATEKAN STATIS TAK TENTU

Transkripsi

1 MAKALAH TUGAS AKHIR PERENCANAAN JEMBATAN PALU IV DENGAN KONSTRUKSI BOX GIRDER SEGMENTAL METODE PRATEKAN STATIS TAK TENTU NIA DWI PUSPITASARI NRP Dosen Pembimbing : Dr.Techn Pujo Aji, ST.,MT. Bambang Piscesa, ST., MT. JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

2 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Jembatan Palu IV dibangun di bagian muara di kota Palu, provinsi Sulawesi Tengah. Minat dan antusias masyarakat kota Palu serta turis yang ingin menikmati keindahan alam teluk Palu, menyebabkan seringnya terjadi kemacetan di sepanjang jembatan. Oleh sebab itu apabila menggunakan jalan yang ada yaitu dua lajur dua arah dengan lebar masing-masing lajur 3,5m tidak akan memenuhi kapasitas, karena terjadi kemacetan yang diakibatkan hambatan samping yang besar. Dari permasalahan di atas maka perlu dilakukan redesign menjadi empat lajur dua arah dengan lebar masing-masing lajur 3,5m. Dengan adanya penambahan lajur menjadi 4 x 3,5m diharapkan tidak terjadi kemacetan yang diakibatkan hambatan samping yang besar pada bagian jembatan. Dalam perencanaan kembali jembatan Palu 4 dilakukan dengan menggunakan beton pratekan karena memiliki nilai ekonomis dari segi bahan, serta memiliki kemampulayanan (serviceability) yang tinggi. (T.Y.lin dan Ned H.Burns,1988). 1.2 Permasalahan 1. Bagaimana perhitungan gaya-gaya yang bekerja akibat pelebaran jembatan? 2. Bagaimana melakukan preliminary design jembatan beton pratekan? 3. Bagaimana perhitungan momen statis tak tentu pada jembatan? 4. Bagaimana melakukan analisa penampang untuk dapat menahan lenturan akibat gayagaya yang bekerja? 5. Bagaimana melakukan analisa struktur pada balok pratekan akibat kehilangan gaya prategang (lost o prestress)? 6. Bagaimana metode pelaksanaan pembangunan jembatan dengan beton pratekan? 7. Bagaimana menuangkan hasil analisa struktur ke dalam gambar teknik? 1.3 Tujuan 1. Menghitung gaya-gaya yang bekerja akibat pelebaran jembatan serta gaya yang diakibatkan dalam pelaksanaan. 2. Melakukan preliminary design jembatan beton pratekan. 3. Melakukan perhitungan momen statis tak tentu dengan program bantu SAP 2000 v Melakukan analisa penampang untuk dapat menahan lenturan akibat gaya-gaya yang bekerja. 5. Melakukan analisa struktur pada balok pratekan akibat kehilangan gaya prategang (lost o prestress). 6. Menentukan tahapan dalam pelaksanaan struktur atas jembatan tersebut. 7. Menuangkan hasil analisa struktur ke dalam gambar teknik. 1.4 Batasan Masalah Permasalahan dalam penggunaan pracetak sebenarnya cukup banyak yang harus diperhatikan, namun mengingat keterbatasan waktu, perancangan ini mengambil batasan : 1. Tinjauan hanya mencakup struktur atas jembatan (struktur primer dan struktur sekunder). 2. Tidak melakukan peninjauan terhadap analisa biaya dan waktu pelaksanaan. 3. Tinjauan hanya meliputi struktur menerus jembatan di bagian tengah penampang sungai. 4. Tidak merencanakan perkerasan dan desain jalan pendekat (oprit) 5. Tidak meninjau kestabilan proil sungai dan scouring. 6. Mutu beton pratekan c = 60 Mpa 7. Metode pelaksanaan hanya dibahas secara umum. 1.5 Manaat Dengan adanya modiikasi jembatan Palu 4 dari yang semula 2 lajur 2 arah menjadi 4 lajur 2 arah, maka diharapkan tidak terjadi lagi kemacetan di sepanjang jembatan.

3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Pratekan Deinisi beton pratekan menurut SNI (pasal 3.17) yaitu beton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja. Pier Segment : Bagian ini terletak tepat diatas abutment. Deviator segment : Bagian ini dibutuhkan untuk pengaturan deviasi tendon. Standard segment : Dimensi standard box girder yang digunakan Gaya Prategang Gaya Prategang dipengaruhi oleh momen total yang terjadi. Gaya prategang yang disalurkan harus memenuhi kontrol batas pada saat kritis. Persamaan berikut menjelaskan hubungan antara momen total dengan gaya prategang (T.Y Lin, 1988) M T F T 0,65 h Dimana : M T = Momen Total h = tinggi balok Kehilangan Gaya Prategang Kehilangan gaya prategang dapat disebabkan oleh beberapa aktor antara lain (T.Y Lin, 1988): Perpendekan elastis beton. Rangkak. Susut. Relaksasi tendon. Friksi. Pengangkuran. 2.2 Precast Segmental Box Girder Precast segmental box girder adalah salah satu perkembangan penting dalam teknik jembatan yang tergolong baru dalam beberapa tahun terakhir. Berbeda dengan sistem konstruksi monolit, sebuah jembatan segmental box girder terdiri dari elemenelemen pracetak yang dipratekan bersama-sama oleh tendon eksternal (Pro. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002) Elemen Struktural Jembatan Segmental Box Girder Jembatan segmental seharusnya dibangun seperti sturktur bentang tunggal untuk menghindari adanya sambungan kabel post-tension. Sehubungan dengan adanya eksternal post-tension maka diperlukan tiga macam segmen yang berbeda, diantaranya (Pro. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002): Gambar 2.1 Tipe Segmen Box Girder Sumber : jurnal Pro. Dr.-Ing. G. Rombach, Desain Elemen Sambungan Sambungan pada jembatan segmental telah dirancang sesuai dengan rekomendasi AASHTO. (Pro. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002) Gambar 2.3 Detail sambungan pada segmental box girder Sumber : Jurnal Pro. Dr.-Ing. G. Rombach, Balok Pratekan Menerus Statis Tak Tentu Dalam tugas akhir ini direncanakan jembatan dengan konstruksi beton pratekan statis tak tentu. Seperti halnya dengan struktur menerus lainnya, lendutan pada balok menerus akan lebih kecil daripada lendutan pada balok sederhana (diatas dua tumpuan) (T.Y Lin dan Ned H. Burn, 1988). Kontinuitas pada konstruksi beton prategang dicapai dengan memakai kabel-kabel melengkung

4 atau lurus yang menerus sepanjang beberapa bentangan. Juga dimungkinkan untuk menimbulkan kontinuitas antara dua balok pracetak dengan memakai kabel tutup (cap cable). Alternati lain, tendon-tendon lurus yang pendek dapat dipakai diatas tumpuan untuk menimbulkan kontinuitas antara dua balok prategang pracetak (N. Krishna Raju, 1989) 2.4 Metode Konstruksi Dalam buku berjudul Prestressed Concrete Segmental Bridges, untuk pelaksanaan metode kantilever membutuhkan adanya tendon-tendon yang berungsi sebagai penompang setiap segmen Box Girder. Tendon yang digunakan terdiri dari dua jenis yaitu cantilever tendons dan continuity tendons. Cantilever tendons terletak di area momen negative yang dijacking saat setiap segmen box girder ditempatkan. Cantilever tendons dapat diperpanjang hingga ke bagian bawah dengan melewati badan segmen, atau dapat juga berhenti hanya pada bagian atas segmen. Continuity tendons bekerja untuk menyediakan gaya prestressing di area momen positi. Continuity tendons di tempatkan dan dijacking setelah penutup sambungan telah ditempatkan. girder. Dengan konstruksi rangka batang yang menumpu di atas kepala pilar/substructure. Gambar 2.6 Metode pelaksanaan segmental box girder Sumber : Buku Prestressed Concrete Segmental Bridges BAB III METODOLOGI Start Mengumpulkan data dan literatur : Data umum jembatan dan data bahan. Data gambar Buku-buku reerensi Peraturan-peraturan yang berkaitan Preliminary Design : Menentukan dimensi box Menentukan panjang segmen box girder Perhitungan momen statis tak tentu Merencanakan dimensi struktur sekunder : Merencanakan pelat lantai kendaraan Menetapkan desain trotoar dan pagar. Perhitungan pembebanan jembatan : Mengumpulkan data-data perencanaan jembatan Menghitung pembebanan struktur utama Analisa Struktur Utama Jembatan : Analisa tegangan terhadap berat sendiri, beban mati tambahan dan beban hidup Perhitungan gaya prategang awal Menentukan layout kabel tendon Perhitungan kehilangan gaya prategang. Permodelan jembatan box girder dengan program SAP 2000 Gambar 2.5 Letak Cantilever tendons dan Continuity tendons dalam Box Girder Sumber : Buku Prestressed Concrete Segmental Bridges Metode konstruksi yang dipilih dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah metode Balance Cantilever Using Launching Girder. Pada metode ini membutuhkan rangka batang sebagai penompang utama dalam proses perpindahan dan pemasangan segmental box Kontrol terhadap kekuatan dan kestabilan : Kontrol analisa tegangan akhir Kontrol momen retak Kontrol momen batas Kontrol torsi Kontrol geser pada sambungan antar segmen Kontrol lendutan Menuangkan bentuk struktur dan hasil perhitungan dalam bentuk gambar teknik Finish OK NOT OK

5 3.1 Pengumpulan Data dan Literatur Data-data perencanaan diperoleh dinas Pekerjaan Umum Tingkat Kota, Kota Palu, Sulawesi Tengah. Jembatan Palu 4 Surabaya ini dimodiikasi ulang dengan memakai box girder pratekan dengan bentang menerus (statis tak tentu). Adapun data-data yang digunakan dalam perencanaan adalah sebagai berikut: 1. Panjang jembatan : 162 m, terdiri dari 2 bentang dan dua kantilever ujung ( 21 m + 60 m + 60 m + 21 m ) 2. Lebar jembatan : 15,6 m 3. Lebar rencana jalan : 14 m. 4. Lantai kendaraan beton bertulang : 4 lajur m 5. Lebar trotoar : 2 x 0,8 m 6. Gelagar utama : Box girder 3.2 Preliminari design a. Tasiran Tinggi box girder Untuk menentukan tinggi balok (h), digunakan rumus : L L h b. Ketebalan Minimum Web Box Girder mm jika terdapat saluran untuk penempatan post tensioning tendons di badan box mm terdapat angker tendon yang ditempatkan di badan box. c. Ketebalan Minimum Top Flange Box Girder - Untuk lebar antar badan box < 3m t = 175 mm - Untuk lebar antar badan box antara 3-4,5m t = 200 mm - Untuk lebar antar badan box antara 4,5 7,5 m t = 250 mm d. Ketebalan Minimum Bottom Flange Box Girder Pada jembatan yang telah ada sebelumnya menggunakan ketebalan minimum kurang lebih 125mm. 3.3 Perhitungan Momen Statis Tak Tentu Pada perhitungan ini beban-beban yang diperhitungkan meliputi : 1. Beban sendiri box girder 2. Beban lantai kendaraan, aspal, dan air hujan 3. Beban hidup (lalu lintas) Untuk menghitung momen yang terjadi pada struktur statis tak tentu yaitu dengan menggunakan program bantu SAP 2000 v Perhitungan Gaya Prategang Awal Tegangan ijin beton sesaat setelah penyaluran gaya prategang: Tegangan tekan : ci 0.6 ' (SNI Ps (1)). Tegangan tarik : ti 0.25 ' (SNI 03- ci Ps (2)). Tegangan ijin beton sesaat setelah kehilangan gaya prategang: Tegangan tekan : ci 0.45 ' (SNI 03- c Ps (1)). Tegangan tarik : 0.50 ' (SNI Ps (2)). Merencanakan besarnya gaya prategang F o Fo e M G ti A W W ci Fo A t Fo e W b ti t M W 3.5 Kehilangan gaya prategang Dalam perencanaan beton pratekan, analisis gaya-gaya eekti dari tendon penting sekali untuk diketahui. Dalam buku karangan T.Y Lin dan Ned H Burns tahun 1988 disebutkan bahwa kehilangan gaya prategang akan terjadi dalam dua tahap dan keduanya akan sangat mempengaruhi hasil akhir gaya-gaya eekti tendon yang akan terjadi. 1) Tahap pertama, pada saat setelah peralihan gaya prategang ke penampang beton, tegangan dievaluasi sebagai tolak ukur perilaku elemen struktur. Pada tahap ini kehilangan gaya prategang meliputi : Perpendekan elastis beton (ES) Gesekan (FR) Slip angkur (ANC) 2) Tahap kedua, pada saat beban bekerja setelah semua gaya prategang terjadi dan tingkatan prategang eekti jengka panjang telah tercapai. Akibat waktu yang lama akan terjadi kehilangan gaya prategang sebagai berikut : Rangkak beton (CR) Susut (SH) Relaksasi baja (RE) 3.6 Pembebanan Pada Struktur Utama Jembatan Pembebanan yang diterapkan mengacu kepada muatan atau aksi lain (beban perpindahan dan pengaruh lainnya) yang timbul pada suatu jembatan berdasarkan acuan RSNI T G b ci c

6 Beban-beban yang bekerja antara lain sebagai berikut : a. Beban Tersebar Merata (UDL = q) Besarnya beban tersebar merata q adalah : q = 9.0 KN/m 2,(L < 30 meter) q = 9.0 (0.5+15/L),(L > 30 meter) b. Beban Garis (KEL= P) Besarnya beban garis P ditetapkan sebesar 49 KN/m [RSNI T pasal 6.3.1] Beban Lajur T [RSNI T pasal 6.4.1] Beban truck T adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Faktor Pejalan Kaki [RSNI T pasal 6.9] Intensita pejalan kaki dipengaruhi oleh luas total daerah pejalan kaki yang direncanakan. Besarnya beban yang bekerja adalah 2 kn/m 2. Beban Angin [RSNI T pasal 7.6] Gaya nominal ultimate dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut : T ew = Cw (Vw) 2 Ab kn Dimana : Vw = Kecepatan angin rencana untuk keadaan batas yang ditinjau (m/det). Cw = Koeisien seret Ab = Luas koeisien bagian samping jembatan ( m 2 ) Dan apabila suatu kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata tambahan arah horizontal harus diterapkan pada permukaan lantai seperti rumus berikut ini : T ew = Cw (Vw) 2 kn/m Dimana : Tabel 3.10 Koeisien Cw Type Bangunan Atas Masi Koe. Cw b/d = b/d = b/d = Bangunan rangka 1.2 Tabel 3.11 Kecepatan Angin Rencana Limit State Keadaan Batas Location < 5 km o the coast < 5 km dari pantai Lokasi > 5 km rom the coast > 5 km dari pantai Serviceability Daya layan 30 m/s 25 m/s Ultimate 35 m/s 30 m/s 3.7 Menuangkan hasil perhitungan ke dalam gambar Dalam menuangkan hasil perhitungan ke dalam gambar teknik yaitu dengan menggunakan program Autocad. BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1 Perhitungan Tiang Sandaran Beban yang bekerja pada sandaran adalah berupa gaya horisontal sebesar 0.75 KN/m (RSNI T pasal 12.5). Beban ini bekerja pada ketinggian 100 cm terhitung dari lantai trotoar. Dipakai tulangan 2 D 13 ( As = 265,33 mm 2 ) As = 2 D 13 (As = 265,33 mm 2 ) Sengkang praktis Ø ( 334,93 mm 2 ) 4.2 Perhitungan Trotoar Trotoar direncanakan dengan lebar 80 cm dan tebal 25 cm dan ditempatkan di atas lantai kendaraan. Sesuai dengan RSNI T semua elemen dari trotoar atau jembatan penyebrangan secara langsung memikul beban pejalan kaki. Luas areal yang dibebani pejalan kaki : Berdasarkan gambar 10 pada RSNI T untuk luas trotoar (A) >100 m 2, maka beban nominal pejalan kaki sebesar 2 kpa = 2000 N/m 2 Karena lebar trotoar 0,8 m N / m 0, 8m = 1600 N/m. Beban tersebut akan dibebankan pada box girder. 4.3 Perhitungan Kerb (Balok Trotoar) Kerb merupakan balok trotoar yang terletak di sisi luar dari trotoar. Pada puncak kerb bekerja gaya horizontal sebesar 500 kg. Dimensi kerb direncanakan dengan lebar 20 cm dan tebal 25 cm. Data- data yang dibutuhkan untuk perhitungan Dipakai tulangan D (As = 1326,65 mm 2 ) 4.4 Kontrol Terhadap Geser Ponds Berikut adalah tahapan perhitungan kontrol terhadap geser ponds. Gaya geser (V) = 263,25 KN Kemampuan geser (V u )= 4.016,632 KN

7 Gaya geser < ø V u 263,25 KN < 0, , ,25 KN < 2.811,64 KN OK BAB V PERENCANAAN STRUKTUR ATAS 5.1 Data Perencanaan Dalam Tugas Akhir ini akan direncanakan Jembatan Palu IV dengan konstruksi box girder pratekan struktur statis tak tentu. Jembatan Palu IV ini melintasi sungai Palu yang memiliki bentang total 300 m. Pada pembahasan sebelumnya telah disebutkan bahwa akan dibagi menjadi tiga jembatan dengan panjang total masing-masing 61m, 162m, dan 61m. Diantara masing-masing jembatan dihubungkan dengan sebuah pelat penghubung dengan panjang 8m. Penulis mengambil batasan bahwa dalam tugas akhir ini hanya menganalisa struktur jembatan pada bagian tengah. Sebagai hasil akhir dari Tugas Akhir ini nantinya dimensi penampang struktur jembatan akan dituangkan ke dalam bentuk gambar teknik. Nama jembatan : Jembatan Palu 4 Lokasi jembatan : Melintasi sungai Palu pada bagian muara di sekitar kawasan wisata pantai teluk Palu, provinsi Sulawesi Tengah. Tipe jembatan : Precast segmental box girder dengan menggunakan struktur beton pratekan tipe single box. Panjang total : 162 m, terdiri dari 4 bentang dengan panjang bentang masingmasing 21m, 60m, 60m, dan 21m. Metode pelaksanaan : Dengan metode Balance Cantilever Using Launching Gantry Lebar total jembatan : 15,6 m. Lebar lantai kend. : 14 m. Lebar Trotoar : 2 0,8 m. Jumlah lajur : 4 lajur, 2 arah (UD) Lebar tiap lajur : 3,5 m. 5.2 Data-data Bahan Beton Kuat tekan beton prategang (c ) = 60 MPa Kuat tekan beton untuk struktur sekunder (c ) = 30 MPa Baja Mutu baja yang digunakan untuk penulangan box girder adalah baja mutu ( y ) = 400 MPa. Mutu baja yang digunakan untuk penulangan struktur sekunder adalah baja mutu ( y ) = 240 MPa. Dalam perencanaan ini akan digunakan jenis kabel dan angkur ASTM A Grade 270 dengan diameter Ø15,2 mm. 5.3 Tegangan Ijin Bahan Beton Prategang (Pasal ) Pada saat transer Kuat tekan beton saat transer ' ) ( ci - ci' 65 % c' = 65 % 60 = 39 MPa Tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh melampaui nilai sebagai berikut : - tekan 0,6 ci' 0,6 39 = 23,4 MPa Untuk struktur jembatan segmental pracetak tegangan tarik yang diijinkan: - tarik 0 MPa Pada saat service Tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh melampaui nilai sebagai berikut : - tekan 0,45 c' 0,45 60 = 27 MPa Tegangan tarik yang diijinkan pada kondisi batas layan. - tarik 0 MPa Modulus Elastisitas (E) - E = 4700 c' = =36406,043 MPa Baja Prategang (Pasal 4.4.3) Modulus Elastisitas (E s ) = MPa Tegangan Putus kabel ( pu )= 1745 MPa Tegangan leleh kabel ( py )= 0,85 pu = 0, = 1483,25 MPa Tegangan tarik ijin kabel (jacking) = 0,94 py = 0, ,25 = 1394,255 MPa Tegangan tarik ijin kabel (setelah pengangkuran) = 0,7 pu = 0, = 1221,5 MPa

8 5.4 Preliminari Design Perencanaan Dimensi Proil Box Girder Langkah awal dalam menentukan dimensi box girder adalah dengan menentukan tinggi tasiran ( h tasiran ) penampang box girder. H tasiran diperoleh dari rasio tinggi (h) terhadap bentang (L) yang telah disebutkan pada pembahasan sebelumnya yaitu 1/20 L (dalam buku Prestressed Concrete Segmental Bridges). - Proil box girder : Bentang 60 m h tasiran = 1/20 L = 1/20 60 m = 3 m Direncanakan menggunakan dimensi box girder sebagai berikut : Data penampang : A = 1, cm 2 = 1, mm 2 yb = 1.941,9 mm ya = ,19 = 105,81 cm = 1.058,1 mm I = cm 4 = 1, mm 4 q = 390,425 KN/m 5.5 Analisa Pembebanan Analisa Beban Mati a. Analisa berat sendiri A = 15, cm 2 = 15,617 m 2 q = A Bj.beton = 390,425 KN/m b. Analisa beban mati tambahan - Berat lapisan aspal = 24,64 KN/m - Air hujan = 6,86 KN/m - Trotoar+kerb = 9,6 KN/m - Tiang sandaran = 0,54KN/m Analisa Beban Hidup a. Beban lajur D Beban terbagi rata (UDL), untuk bentang 21 m q = 9,0 KPa = 9,0 KN/m 2 q 1 q 2 = 9,0 2,75 m = 24,75 kn/m/lajur = 100 % 24,75 4 = 99 KN/m = 50 % 24,75 4 = 49,5 KN/m Beban terbagi rata (UDL), untuk bentang 60 m 15 q = 9, KPa L = 9, KPa = 6,75 KN/m 2 60 = 6,75 2,75 m = 18,56 KN/m q 1 q 2 = 100 % 18,56 4 = 74,25 KN/m = 50 % 18,56 4 = 37,125 KN/m b. Beban garis (KEL) p =49 KN/m=49 2,75=134,75 KN/lajur p 1 = 100 % 134,75 4 = 539 KN p 2 = 50 % 134,75 4 = 269,5 KN c. Beban Truk T T TR = T (1+FBD) K U TT = 112,5 (1+0,3) 1,8 = 263,25 KN Beban angin a. Akibat angin H w = 0,0006 C w (V w ) 2 A b = 0,0006 1,3956 (35) 2 3= 3,077 kn / m b. Akibat angin yang mengenai kendaraan T EW = 0,0012 C w (V w ) 2 = 0,0012 1,3956 (35) 2 = 2,0515 KN/m 5.6 Perhitungan Momen dan Perencanaan Tendon Prategang Perencanaan Tendon Kantileer (Tahap 1) Tendon kantileer dihitung berdasarkan momen yang didapat akibat berat sendiri box girder. Pada perencanaan jembatan Palu 4 ini terdapat dua jenis kantileer yang berbeda yaitu kantileer pada tumpuan tepi (A) dan dan pada tumpuan tengah (B) Pada Kantileer B beban akibat berat sendiri box girder antara lengan kiri dan lengan kanan telah seimbang. Akan tetapi pada kantileer A terdapat perbedaan jumlah segmen sehingga perlu diberi beban penyeimbang pada salah satu ujungnya. Beban tambahan ujung ini juga berungsi sebagai pelat penghubung antar jembatan dengan panjang segmen adalah 7,916 m. Beban tersebut memberikan beban pada segmen ujung sebesar 2732,975 KN atau setara dengan dua berat box girder. Memiliki penampang sebagai berikut : Analisa perhitungan momen pemasangan segmen akibat berat sendiri dan beban pelat ujung pada saat kantileer menggunakan program SAP 2000, didapatkan momen maksimum sebesar : M 7 (x=21 m) = - 1, Nmm 1. Rencanakan gaya pratekan dan jenis tendon yang dibutuhkan untuk memikul momen akibat berat sendiri box girder :

9 Diambil contoh untuk perhitungan pada joint 13 : Direncanakan menggunakan tendon / kabel jenis strand seven wires stress relieved (7 kawat untaian). Dengan mengacu pada tabel VSL, berikut adalah jenis dan karakteristik tendon yang digunakan : Diameter = 15,2 mm Luas nominal (A s ) = 143,3 mm 2 Minimum breaking load = 250 KN Modulus elastisitas (Es) = MPa pu =1.216,27 MPa Data penampang box girder : H = 3000 mm A = 1, mm 2 = 1058,1 mm y a y b = 1941,9 mm I = 1, mm 4 M 13 = 9, Nmm w a = 1, mm 3 kb = 958,7 mm Diambil tebal decking 15 cm: e = ya 150 mm = 1058,1 150 = 908,1 mm (diatas c.g.c) 9 F perlu = M 9, ,93 N e k b 908,1 958,7 Untuk sistem pasca tarik diasumsikan terjadi kehilangan gaya prategang sebesar 20 %. Maka F perlu = ,93 N / 0,8 = ,66 N Perhitungan jumlah tendon yang diperlukan untuk dapat memikul F perlu adalah sebagai berikut : F 13 = F perlu F 14 = , = ,66 N Jumlah strand untuk 1 web : F ,66 A ps = 2 2 = 1.605,3 mm 2 pu 1.216,27 Direncanankan menggunakan 1 duct : Aps ,3 = 9,98 strand 10 strand As 1 143,3 Maka untuk menahan momen di joint 13 dipasang tendon 1 VSL 10 Sc dengan gaya F = 2500 KN Pada joint 13 telah terpasang dua pasang tendon yaitu VSL 10 Sc dan VSL 5 Sc. Sehingga akan terdapat gaya total tendon sebesar : F total = F 13 + F 14 =( KN)+( KN)=7500 KN = N > F perlu = ,66 N 2. Kontrol tegangan akibat tendon pada joint 13: Serat atas Fo Fo e ya M G ya o = A I I = 7, , , ,1 1058,1 13 1, , ,1 1, = 0,480 0, ,639 = 0,296 MPa (tekan)< tarik 0 MPa..OK Serat bawah F o = o A = 7,5 F , o e I y b M G I y 6 7, ,1 1941,9 13 1, b 9 9, ,9 1, = 0, ,839 1,172 = 0,818 MPa (tekan) = 0,818 MPa< tekan 23,4 MPa..OK (tanda +/ diabaikan karena hanya menunjukkan siat tegangan tarik / tekan ) Tabel 6.3 Perhitungan gaya prategang dan kontrol tegangan pada penampang pada Kantileer A Joint Mg (Nmm) Jenis F (N) sesuai F (N) F/A F.e.y/I (Mpa) Mg.y/I (Mpa) Resultan (Mpa) tendon VSL kumulati (Mpa) atas bawah atas bawah atas bawah Ket OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK OK Tabel 6.4 Perhitungan gaya prategang dan kontrol tegangan pada penampang pada Kantileer B Joint Mg (Nmm) Jenis tendon F (N) jumlah sesuai VSL strand F (N) kumulati F/A (Mpa) F.e.y/I (Mpa) Mg.y/I (Mpa) Resultan (Mpa) Ket atas bawah atas bawah atas bawah Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Perencanaan Tendon Bentang Menerus (Tahap 2) Pada tahap 2 ini tendon tengah dipasang dan di jacking setelah box girder pada tengah bentang telah dicor dan mengeras sehingga struktur telah menjadi statis taktentu. Berikut langkah-langkah perhitungannya: 1. Hitung momen akibat beban beban tambahan yang bekerja pada jembatan. Perhitungan beban mati - Beban mati tambahan - Berat lapisan aspal = 24,64 KN/m - Berat air hujan = 6,86 KN/m

10 - Berat trotoar + kerb = 9,6 KN/m - Berat tiang sandaran = 0,54 KN/m + q 1 = 41,64KN/m = 41,64 N/mm - Beban segmen tengah bentang (segmen 15 dan 32) - Berat segmen (q 2 ) = 390,425 KN/m b. Beban lalu lintas - BTR 21meter = 99 KN/m = 99 N/mm - BTR 60meter = 74,25 KN/m = 74,25 N/mm - BGT = 539 KN = N - Beban truk = 263,25 KN = N Karena BGT lebih besar dari pada beban truk maka pada pembebanannya digunakan BGT karena yang paling menentukan. Rencanakan gaya pratekan dan jenis tendon yang dibutuhkan untuk memikul momen maximum akibat beban tambahan dan beban lalu lintas yang terjadi: Tabel 6.5 Resume kontrol tegangan akibat tendon pratekan pada pembebanan kombinassi 1 Joint M T (Nmm) Jenis Tendon F (sesuai VSL) F/A (Mpa) F.e.y/I (Mpa) Mt.y/I (Mpa) Resultan akhir (Mpa) atas bawah atas bawah atas bawah Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Ket Tabel 6.6 Resume kontrol tegangan akibat tendon pratekan pada pembebanan kombinassi 2 Joint M T (Nmm) Jenis Tendon F (sesuai VSL) F/A (Mpa) atas bawah atas bawah atas bawah Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Tabel 6.7 Resume kontrol tegangan akibat tendon pratekan pada pembebanan kombinassi 3 Joint M T (Nmm) Jenis Tendon F (sesuai VSL) F.e.y/I (Mpa) F/A (Mpa) F.e.y/I (Mpa) Mt.y/I (Mpa) Mt.y/I (Mpa) Resultan akhir (Mpa) atas bawah atas bawah atas bawah Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Sc OK Ket Resultan akhir (Mpa) Ket

11 5.7 Perhitungan Kehilangan Gaya Prategang Perhitungan kehilangan gaya prategang langsung a. Kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastis (ES) cir ES Kes Es Eci Tabel 6.33 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat perpendekan elastis pada tahap kantileer Joint Fo (N) A(mm 2 ) I(mm 4 ) Mg(Nmm) e Fo/A Fo.e 2 /I M.e/I cir E ci E s ES Loss% 1 0 2E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E b. Kehilangan gaya prategang akibat gesekan kabel dan wooble eect KL F F e x o Tabel 6.35 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat gesekan kabel dan wooble eect pada tahap kantileer Joint L (m) K K x L x KL + e^-(kl + ) F akhir loss (%) F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o F o 0 Tabel 6.36 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat gesekan kabel dan wooble eect pada tahap service Joint L (m) K K x L x KL + e^-(kl + ) F akhir loss (%) F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F c. Kehilangan gaya prategang akibat slip angkur X 2 0 E s 0 K d L K L X Tabel 6.37 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat slip angkur pada tahap kantileer Joint L (mm) K x Es d Es x d ( x /K+L) X (m) Mpa) Loss% Tabel 6.38 Perhitungan Kehilangan Gaya Prategang akibat slip angkur pada tahap service Joint L (m) K x Es d Es x d ( x /K+L) X (m) Loss / Perhitungan kehilangan gaya prategang berdasarkan ungsi waktu a. Kehilangan gaya prategang akibat rangkak beton (CR) Es CR Kcr cir cds Ec M e cds I Tabel 6.39 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat rangkak beton pada tahap kantileer joint Mg e cir I cds Kcir Es Ec Tabel 6.40 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat rangkak beton pada tahap kantileer Es/Ec CR (MPa) loss % E E E E E E E E E E E E E E E joint Mmenerus e cir I cds Kcir Es Ec circds circds Es/Ec CR (MPa) % loss E / E E

12 b. Kehilangan gaya prategang akibat susut beton SH 6 V 8,2 10 K sh Es 1 0,06 S 100 RH Karena penampang box sama di sepanjang bentang maka nilai kehilangan pratekan akibat susut beton juga akan sama, dengan perhitungan sebagai berikut : V = 15,617 m 2 S = 35,427 m E s = MPa SH 6 V 8,2 10 K sh Es 1 0,06 S 100 RH Tabel 6.43 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang total pada tahap kantileer. joint loss (%) , , ,06 15,617 35,427 = 22,014 MPa % Loss = 22, % = 1,802 % 0, Tabel 6.44 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang total pada tahap service joint loss (%) / c. Kehilangan gaya prategang akibat relaksasi baja Tabel 6.41 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat relaksasi baja pada tahap kantileer joint Kre J C SH CR ES RE loss Tabel 6.42 Perhitungan Persentase Kehilangan Gaya Prategang akibat relaksasi baja pada tahap service joint Kre J C SH CR ES RE loss / Perhitungan Penulangan Box Girder Sebelum melakukan perencanaan penulangan, terlebih dahulu dilakukan analisa struktur dengan menggunakan program bantu SAP Dalam analisanya yaitu dengan permodelan jembatan dalam bentuk 3D sehingga dapat mendekati model jembatan yang sebenarnya Beban-beban yang diperhitungkan dalam analisa tersebut yaitu antara lain : Beban trotoar Pejalan kaki = N/m Berat trotoar + kerb = N/m Berat tiang sandaran= 702 N/m + q tepi = N/m =11,902 N/mm Beban mati tambahan Berat lapisan aspal = N/m Berat air hujan = N/m + q tengah = N/m = 31,500 N/mm UDL 21meter = 99 KN/m = 99 N/mm UDL 60meter = 74,25 KN/m = 74,25 N/mm KEL = 539 KN = N Momen maximum yang terjadi pada box girder adalah : M. pelat atas = N.mm Dipasang tulangan utama sejarak 50 mm (D25-50 dengan A s = 9812,5 mm 2 ) dan tulangan pembagi sejarak 75 (D25-75)

13 M. pelat badan = N.mm Dipasang tulangan utama sejarak 100 mm (D dengan A s = 4906,3 mm 2 ) dan tulangan pembagi sejarak 100 (D25-100) M. pelat bawah = N.mm Dipasang tulangan utama sejarak 100 mm (D dengan A s = 4906,3 mm 2 ) dan tulangan pembagi sejarak 100 (D25-100) Perhitungan Tulangan Geser a. Gaya geser yang harus dipikul oleh tulangan geser Contoh perhitungan pada joint 9: V u = N V n = V u /ø = / 0,7 = V s = V n Vc = = N b. Perencanaan jarak tulangan (S) dan diameter tulangan Tabel 6.53 Perhitungan tulangan geser yang diperlukan. Joint c' bw d Vs </> Kontrol S1 (mm) S2 (mm) S pakai (mm) y (Mpa) Av (mm 2 ) Av pakai Av Tulangan jumlah Ø tul tulanga pakai n (mm) (mm 2 ) (mm 2 ) < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < Kontrol Kekuatan dan Stabilitas Struktur Kontrol Momen Retak Perumusan tegangan pada saat jacking tahap service untuk daerah tarik serat bawah adalah : Fe I r I M cr = F e e A y y c Perumusan momen retak untuk daerah tarik serat atas (pada tahap kantileer) adalah sebagai berikut : Fe I r I M cr = F e e A y y c Untuk kontrol pada tahap kantileer dilakukan pada joint yang mengalami momen terbesar M u = Nmm. Didapat : M cr = F e e kb r Wa = Nmm Syarat : M cr > M u Nmm > Nmm. OK Kontrol Momen Batas Dengan menggunakan kesetimbangan statis aksial dan momen pada box yang akan dianalisa, maka dapat dicari momen tahanan batas balok (M u ). SNI membatasi agar momen elastik untuk pola pembebanan beraktor (1,3D+1,8L) tidak melampaui nilai M u. A ps = ,8 mm 2 d p = y a + e = 2850 Aps = 0,00163 p b d ps pu p 1 0,5 p ps p c ' 0,3 = 0,0463 0, 3 OK T p = A ps ps = ,94 N p b a pu c ' b a = 1703,655 MPa Keseimbangan statik aksial C = T p 0,85. c.b.a = T p Tp a = = 155,12 mm 0,85 ' b M n = T p d p a 2 c = Nmm