D4 JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BAB II DASAR TEORI

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum Jembatan merupakan suatu bangunan yang dipergunakan untuk melintasi lalulintas dari rintangan yang berupa, sungai ataupun saluran air, lembah, jurang, danau, dan jalan raya ataupun jalan kereta api, harus direncanakan dengan menggunakan jenis struktur dan bahan konstruksi yang tepat sehingga dicapai optimalisasi perencanaan sesuai dengan fungsinya. Pelaksanaan jembatan beton di lapangan lebih rumit dibandingkan dengan jembatan baja, hal ini disebabkan oleh kesulitan kesulitan dalam kontrol kualitas dan pengawasan pelaksanaan. Oleh sebab itu, saat ini jembatan rangka baja banyak dipilih dalam pembangunan jembatan terutama jembatan dengan bentang panjang. 2.2 Klasifikasi Jembatan Menurut Material Jembatan Klasifikasi jembatan menurut material yang digunakan dibedakan atas bahan yang dominan dipergunakan, terutama bahan sebagai struktur utama Banguan Atas (Gelagar Induk), yaitu : Jembatan Kayu Jenis jembatan ini bangunan atasnya terbuat dari bahan balok kayu sebagai gelagar jembatan dan papan sebagai struktur lantai kendaraan. Bahan kayu yang digunakan diambil dari kayu jenis kelas awet (A) dan kelas kekuatan (I) yang biasanya dari jenis kayu Jati, kayu Bengkirai, kayu Ulin, dan kayu-kayu jenis lain yang tahan terhadap air dan cuaca. Bentuk struktur dari jembatan kayu biasanya berupa: Jembatan Rangka Batang Kayu dan Jembatan Gelagar biasa yang biasanya digunakan pada jembatan bentang pendek. Alat Sambung yang digunakan untuk sambungan antara elemen jembatan digunakan baut biasa dengan pelat simpul dari pelat baja. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 1

2 ) Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.1 Jembatan Gelagar Kayu Jembatan Pasangan Batu Jembatan jenis ini seluruh struktur baik struktur bawah (Sub structrure) dan struktur atas (Super structure) dibuat dari pasangan batu kali atau bata merah yang merupakan jenis jembatan dengan struktur sistim gravitasi yang kekuatannya mengandalkan dari berat struktur. Bentuk dari jembatan ini sebagian besar berbentuk struktur lengkung dibagian bentang yang harus menahan beban utama seperti pada gambar berikut ini. )))BBBBatu) Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.2 Jembatan Pasangan Batu Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 2

3 2.2.3 Jembatan Baja Jembatan dengan material baja merupakan jembatan yang banyak digunakan disamping jembatan dengan material beton. Jembatan jenis ini bermacam-macam tipe dan bentuknya, seperti Jembatan Gelagar Biasa, Jembatan Gelagar Box, Jembatan Gelagar Plat Girder, Jembatan Rangka Batang, dan Jembatan Gantung yang sangat tergantung dari bentang jembatan Jembatan Beton Jembatan dengan material beton banyak digunakan dan perkembangan teknologi jembatan beton sangat pesat baik teknologi strukturnya maupun cara pelaksanaannya. Jembatan dengan material beton sering dilaksanakan dengan cara cor ditempat atau dengan beton pracetak. Tipe jembatan beton ini antara lain : Jembatan Monolit, jembatan Prategang, dan Jembatan Komposit. 2.3 Klasifikasi Jembatan Menurut Kegunaan Jembatan Jalan Raya Jembatan yang digunakan untuk menghubungkan jalan raya yang melintasi rintangan seperti sungai, jalan lain dan sebagainya, untuk dilewati lalulintas kendaraan darat. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.3 Jembatan Jalan Raya Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 3

4 2.3.2 Jembatan Kereta Api Jembatan yang digunakan untuk menghubungkan jalan rel yang melintasi rintangan seperti sungai, jalan dan lain sebagainya, untuk dilewati kereta api. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.4 Jembatan Kereta Api Jembatan Penyebrangan Orang Jembatan yang digunakan untuk penyebrangan orang pejalan kaki yang melintasi rintangan jalan seperti jalan raya, jalan kereta api dan sebagainya. Sumber : Gambar 2.5 Jembatan Penyebrangan Orang Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 4

5 2.4 Klasifikasi Jembatan Menurut Bentuk Struktur Berdasarkan bentuk atau tipe struktur jembatan, jembatan dibedakan dari bentuk gelagar induknya yaitu gelagar yang menopang seluruh elemen struktur jembatan dan mentransfer seluruh beban struktur yang langsung berhubungan dengan struktur bawah. Bentuk struktur jembatan terdiri dari: Jembatan Balok Gelagar Biasa Jembatan ini digunakan pada jembatan dengan bentang pendek sampai sedang dan beban hidup yang lewat relatif kecil (Jembatan Penyeberangan Orang dan sebagainya). Gelagar Induk jembatan ini merupakan struktur balok biasa yang menumpu pada kedua Abutment dengan susunan struktur ; Gelagar Induk-Pelat Lantai Kendaraan, dengan dilengkapi Tiang Sandaran (non struktur), seperti pada jembatan gelagar biasa dengan material kayu atau baja seperti pada gambar berikut. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.6 Jembatan Balok Biasa Jembatan Balok Pelat Girder Jembatan ini sering digunakan pada jembatan jalan kereta api dengan bentang sedang. Struktur gelagar induk jembatan merupakan balok profil buatan dari pelat baja dengan tebal tertentu. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 5

6 Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.7 Jembatan Gelagar Pelat Girder Jembatan Balok Monolit Beton Bertulang Jembatan ini merupakan beton bertulang yang antara gelagar induk dan pelat lantai kendaraan dicor bersamaan dan menyatu sebagai Balok T. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.8 Jembatan Balok Beton Monolit Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 6

7 2.4.4 Jembatan Gelagar Komposit Jembatan ini Gelagar Induknya merupakan paduan dari dua jenis material yaitu Balok profil baja dengan pelat lantai beton bertulang yang dihubungkan dengan penghubung geser (Shear Connector), Jenis jembatan ini digunakan untuk jembatan dengan bentang relatif panjang, yang efektif adalah dari bentang 15 meter sampai dengan 30 meter. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.9 Jembatan komposit Baja-Beton Jembatan Rangka Batang Struktur jembatan baja rangka batang mempunyai tipe rangka yang banyak jenisnya. Struktur jembatan rangka batang dengan material profil-profil baja digunakan pada jembatan dengan bentang yang relatif panjang. Struktur rangka batang dipasang di bagian kiri-kanan yang merupakan Gelagar Induk, yang menopang Gelagar Melintang dan gelagar memanjang yang bekerja menahan beban kerja dari lantai kendaraan, seperti pada gambar berikut. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 7

8 Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.10 Jembatan Rangka Batang Jembatan Gantung Jembatan Gantung merupakan struktur jembatan yang terdiri dari struktur penopang yang berupa Tiang (pilar atau Menara), struktur jembatan berupa Gelagar Induk dan gelagar melintang, Lantai Kendaraan, Penjangkar Kabel dan Kabel Penggantung yang membentang sepanjang bentang sejajar dengan arah memanjang jembatan, dimana kabel sebagai struktur utama yang mentransfer seluruh beban ke bagian bawah jembatan yang berupa Abutmen, penjangkar kabel dan tiang Penopang. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.11 Jembatan Gantung Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 8

9 2.4.7 Jembatan Balok Beton Prategang Jembatan ini merupakan balok beton bertulang yang diberi pra tegangan dari kabel yang dipasang sedemikian rupa sehingga seluruh beban hidup jembatan dapat di lawan dengan prategangan yang didapat dari penarikan kabel dalam tendon yang diletakkan di dalam tubuh balok tersebut. Jembatan ini digunakan pada jembatan dentang bentang yang relatif panjang, seperti jembatan layang mono rell. Sumber : Modul Struktur Baja Jembatan, Jurusan Teknik Sipil POLBAN Gambar 2.12 Jembatan Balok Beton Prategang 2.5 Klasifikasi Jembatan Menurut Kelas Muatan Bina Marga Didasarkan pada prosentase muatan hidup yang dapat melewati jembatan dibandingkan dengan kendaraan standar, yaitu terdiri atas : Jembatan Kelas Standar (A/I) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 100 % muatan T dan 100 % muatan D. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (1,00 + 7,00 + 1,00) meter Jembatan Kelas Sub Standar (B/II) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 70 % muatan T dan 70 % muatan D. Dalam hal ini lebar jembatan adalah ( 0,50 + 6,00 + 0,50 ) meter Jembatan Kelas Low Standar (C/III) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 50 % muatan T dan 50 % muatan D. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (0,50 + 3,50 + 0,50) meter. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 9

10 2.6 Bagian Bagian Jembatan Secara garis besar jembatan dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu: 1. Bangunan Atas, merupakan bagian yang langsung menerima beban lalu lintas dan orang yang melewatinya. Struktur bagian atas terdiri dari : Pelat Lantai Kendaraan, Lantai Trotoir, Tiang Sandaran, Gelagar Memanjang, Gelagar Melintang, Gelagar Induk, Tumpuan Jembatan, Drainase. 2. Bangunan Bawah merupakan bagian bangunan jembatan yang menerima beban dari bangunan atas. Struktur bagian atas terdiri dari : Abutment, Pilar dan Pondasi. Gambar 2.13 Bagian Utama Jembatan Secara rinci pembagian jembatan ke dalam komponen-komponen yang lebih kecil dari bagian-bagian jembatan adalah sebagai berikut : 1. Bangunan atas 2. Landasan 3. Bangunan bawah 4. Pondasi 5. Oprit 6. Bangunan pengaman jembatan Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 10

11 1 Gambar 2.14 Bagian Pokok Jembatan Bangunan Atas Sesuai dengan istilahnya bangunan atas berada pada bagian atas suatu jembatan, berfungsi menampung beban-beban yang ditimbulkan oleh lalu lintas, orang dan lain-lain. Kemudian menyalurkannya kepada bangunan bawah Bangunan Bawah Bangunan bawah pada umumnya terletak di bawah bangunan atas. Berfungsi menerima / memikul beban beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian menyalurkannya ke pondasi. Beban beban tersebut selanjutnya oleh pondasi disalurkan ke tanah. 1. Abutment (Kepala Jembatan) Kepala Jembatan adalah bagian bangunan pada ujung ujung jembatan, selain sebagai pengukung bagi bangunan atas juga berfungsi sebagai penahan tanah. Jenis jenis kepala jembatan pada umunnya dibuat dari beton bertulang, tetapi untuk jembatan sederhana dapat dibuat dari pasangan batu kali atau konstruksi kayu. 2. Pilar Jembatan Pilar atau pier berfungsi sebagai pendukung bangunan atas. Bila pilar ada pada suatu bangunan jembatan letaknya diantara kedua abutment dan jumlahnya tergantung keperluan, seringkali pilar tidak diperlukan. 3. Pondasi Pondasi menyalurkan beban beban terpusat dari bangunan bawah kedalam tanah pendukung dengan cara demikian sehingga hasil tegangan dan Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 11

12 gerakan tanah dapat dipikul oleh struktur keseluruhan. Jenis pondasi yang umum adalah sebagai berikut : Jenis Pondasi Dangkal Pondasi Langsung Pondasi Sumuran Kayu Dalam Tiang Pancang Tiang H Baja Tiang Pipa Bertulang Beton Tiang Bor Pratekan Sumuran Gambar 2.15 Jenis Pondasi 2.7 Umur Rencana Jembatan Umur rencan jembatan diperkirakan 50 tahun kecuali : Untuk jembatan jembatan sementara atau jembatan yang dapat dibongkar pasang selama 20 tahun. Jembatan jembatan khusus yang ditetapkan oleh yang berwenang sebagai jembatan yang sangat penting bagi perekonomian atau jembatan yang sangat strategis selama 100 tahun. Perkiraan umur rencana tidaklah berarti bahwa struktur itu tidak dpat dipakai lagi pada akhir umur rencananya, dan juga tidak berarti bahwa jembatan ini tetap dapat dipakai tanpa perlu diperiksa secara berkala dan dipelihara secara memadai selama umur rencana tersebut. Perlu ditekankan bahwa jembatan jembatan sebagaimana pada hampir seluruh struktur modern, memerlukan pemeriksaan yang teratur dan bila diperlukan perbaikan langsung hendaknya dibawah pengawasan yang berwenang. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 12

13 Harus diupayakan agar sarana jalan masuk dan alat alat lain yang diperlukan sebagai fasilitas yang memudahkan pemeriksaan dan pemeliharaan sesuai dengan ruang kerja yang ada disekitar bagian bagian seperti pada perletakan, hubungan lantai dan bila mungkin angker kabel prategang. Jika umur rencana elemen elemen seperti perletakan dan hubungan lantai lebih pendek dari umur rencana struktur utama, maka harus dibuat sarana yang dapat memudahkan proses penggantian. Disamping itu bahan bahan perlengkapan yang diperlukan harus dirinci agar jembatan dapat digunakan kembali. 2.8 Design Bangunan Bawah Abutment Dalam tahap perancangan merupakan uji coba atau sifatnya berulang - ulang, artinya bahwa mungkin perlu untuk kembali ke tahap pertama dan memperbaiki anggapan permulaan selanjutnya menghitung kembali tahap tahap berikutnya. 1. Dimensi permulaan untuk tembok penahan a) Lebar minimum tembok penahan dianggap sebagai 1/5 s/d 1/10 tinggi urugan tertahan diatas balok cap sumuran. b) Lebar dan tinggi balok kepala tergantung pada persyaratan perletakan, ketahanan seisimik, dan pemeliharaan untuk bangunan atas khusus yang dipertimbangkan. c) Lebar pangkal tergantung pada kelas jembatan. 2. Dimensi permulaan untuk tembok sayap a) Lebar tembok sayap dapat diambil sebagai 1/20 tinggi tembok sayap atau minimum sebesar 200 mm. b) Dasar tembok minimal 600 mm dibawah dasar timbunan pada semua lokasi. 3. Dimensi permulaan untuk plat injak a) Panjang dapat diambil sebesar mm dan tebal sebesar 200 mm b) Lebarnya tergantung pada kelas jembatan, umumnya dengan kebebasan 600 mm terhadap tembok tembok sayap. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 13

14 2.8.2 Beban yang dipikul oleh Abutment 1. Berat sendiri dan beban mati tambahan akibat bangunan atas. 2. Tekanan Tanah Lateral Tekanan tanah lateral adalah gaya yang ditimbulkan oleh akibat dorongan tanah di belakang struktur penahan tanah. Bagian bangunan yang menahan tanah harus direncanakan untuk dapat menahan tekanan tanah sesuai dengan ketentuan yang ada. Besarnya tekanan tanah dalam arah lateral ditentukan oleh: a. Besarnya koefisien tekanan tanah aktif, pasif dan keadaan diam b. Besarnya kohesi tanah c. Besarnya beban yang bekerja pada permukaan tanah timbunan Koefisien Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Dalam menganalisa tekanan tanah aktif dan pasif ada 2 pendekatan yang umum digunakan yaitu teori Rankine dan teori Coulomb. Dalam tulisan ini digunakan teori Rankine (1857). Tekanan tanah aktif dan pasif dihitung dengan rumus dibawah ini : a K 2 c v a K a q K a (2.8) K 2 c p v v i p h i K p (2.9) (2.10) Ka dan Kp adalah tekanan tanah Aktif dan Pasif, c adalah kohesi tanah dan q adalah beban merata diatas permukaan tanah (surcharge). Koefisien Tekanan Tanah Aktif dan Pasif (K a dan K p ) untuk tanah kohesif menurut pendekatan dari Rankine dihitung dengan rumus dibawah ini : K a K p 2 2 o cos cos cos cos (2.11) 2 2 o cos cos cos 2 2 o cos cos cos cos (2.12) 2 2 o cos cos cos Dimana : α = sudut dari permukaan timbunan dengan horizontal, diambil positif jika lereng bergerak dari belakang dinding. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 14

15 Jika α mendekati nol, koefisien tekanan tanah Rankine berkurang menjadi : K a o o 1 sin tan 2 45 o 2 (2.13) 1 sin K p o o 1 sin tan 2 45 o 2 (2.14) 1 sin Bidang keruntuhan serta besarnya gaya tekan aktif Rankine untuk tanah kohesif dapat dilihat pada Gambar 2.16 dibawah. Bidang keruntuhan tidak mengenai dinding karena tumit cukup panjang + P a H * a * H/3 K a W a H Gaya Tekanan Aktif Pa 1 / 2 K a W a H 2 Gambar 2.16 Pola Keruntuhan Rankine untuk Tanah Kohesif Pengaruh Kohesi Tanah Dari persamaan (2.8), terlihat bahwa tekanan aktif pada dinding penahan adalah disebabkan oleh tekanan aktif tanah dikurangi dengan pengaruh kohesi tanah. Sedangkan pada persamaan (2.9) dijelaskan bahwa besarnya tekanan pasif pada dinding penahan tanah adalah disebabkan oleh tekanan pasif tanah ditambah dengan pengaruh kohesi tanah. Kohesi tanah akan menyebabkan terjadinya tekanan tanah yang bernilai negatif. Hal ini tidak terjadi di lapangan sehingga sebagai konsekuensinya pada daerah dengan tekanan tanah aktif lebih kecil dari nol, besarnya tekanan tanah aktif yang yang terjadi akan sama dengan nol. Kedalalaman lapisan dimana tekanan tanah aktif mempunyai nilai lebih kecil dari nol disebut kedalaman retak Zc, dan dihitung dengan rumus dibawah ini. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 15

16 Z c c 2 (2.15) K a Pola keruntuhan menurut teori Rankine untuk tanah kohesif dapat dilihat pada Gambar 2.17 dibawah. Bidang keruntuhan tidak mengenai dindin g karena tumit cukup panjang Daerah tarik diabaikan Z c P a (H - Z c )/3 Gaya Tekanan Aktif Pa untuk satu timbunan horizontal adalah = 1 / 2 K a W a (H - Z c ) 2 K a W a (H - Z c ) Gambar 2.17 Pola Keruntuhan Rankine untuk Tanah Kohesif Koefisien Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam Dalam perencanaan dinding penahan tanah atau abutmen yang memperhitungkan pengaruh tahanan pasif dari tanah, tekanan tanah pasif dibatasi sampai tekanan pada kondisi diam. Koefisien tekanan tanah pasif pada kondisi diam dihitung dengan rumus berikut. K 1 sin (2.16) o Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 16

17 Tabel 2.1 Sifat sifat untuk tekanan tanah Sumber : RSNI T Pengaruh Gempa Pengaruh beban gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas ultimit. Beban rencana minimum dapat diperhitungkan dengan menggunakan analisa static ekivalen. Dalam analisa static ekivalen, beban gempa dihitung dengan persamaan berikut : Dimana : T* EQ = K h * I *W T (2.17) K h = C * S (2.18) Dengan pengertian : T* EQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kn) K h C = Koefisien beban gempa horizontal = Koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat yang sesuai Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 17

18 I = Faktor kepentingan S = Faktor tipe bangunan W T = Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kn) Koefisien Geser Dasar C Koefisien geser dasar C diperoleh dari Gambar 2.18 dan sesuai dengan daerah gempa, fleksibilitas tanah dibawah permukaan dan waktu getar bangunan. Gambar 2.19 digunakan untuk menentukan pembagian daerah. Kondisi tanah dibawah permukaan dicantumkan berupa garis dalam Gambar 2.18 dan digunakan untuk memperoleh koefisien geser dasar. Kondisi tanah dibawah permukaan didefinisikan sebagai teguh, sedang dan lunak sesuai dengan kriteria yang tercantum dalam Tabel 2.2. Untuk lebih jelasnya, perubahan titik pada garis dalam Gambar 2.18 diberikan dalam Tabel 2.3. Waktu dasar getaran jembatan yang digunakan untuk menghitung geser dasar harus dihitung dari analisa yang meninjau seluruh elemen bangunan yang memberikan kekakuan dan fleksibilitas dari sistem fondasi. Untuk bangunan yang mempunyai satu derajat kebebasan yang sederhana, rumus berikut bisa digunakan: (2.19) Dengan pengertian: T = Waktu getar dalam detik g = Percepatan gravitasi 9,8 m/det 2 W TP = Berat total nominal bangunan atas termasuk beban mati tambahan ditambah setengah berat dari pilar (bila perlu dipertimbangkan) (kn) K P = Kekakuan gabungan sesuai gaya horizontal yang diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan pada bagian atas pilar (kn/m) CATATAN: Biasanya jembatan mempunyai waktu getar yang berbeda pada arah memanjang dan melintang sehingga beban rencana statis ekivalen yang berbeda harus dihitung untuk masing-masing arah. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 18

19 Sumber : SNI Gambar 2.18 Koefisien geser dasar (C) plastis untuk analisis statis Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 19

20 Sumber : SNI Gambar 2.19 Peta Wilayah Gempa Indonesia Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 20

21 Tabel 2.2 Kondisi tanah untuk koefisien geser dasar Sumber : RSNI T Tabel 2.3 Titik belok untuk garis dalam gambar 2.18 Sumber : RSNI T Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 21

22 Tabel 2.4 Faktor Kepentingan Sumber : RSNI T Tabel 2.5 Faktor tipe bangunan Jembatan dengan Daerah Sendi Beton Tipe Jembatan dengan Daerah Prategang Jembatan Sendi Beton Bertulang Prategang Parsial Prategang Penuh (1) atau Baja (2) (2) Tipe A (3) 1,0 F 1,15 F 1,3 F Tipe B (3) 1,0 F 1,15 F 1,3 F Tipe C 3,0 3,0 3,0 CATATAN (1) Jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berbeda pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang sesuai harus digunakan untuk masingmasing arah. CATATAN (2) Yang dimaksud dengan tabel ini, beton prategang parsial mempunyai prapenegangan yang cukup untuk kira-kira mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan selebihnya diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang penuh mempunyai prapenegangan yang cukup untuk mengimbangi pengaruh beban total rencana. CATATAN (3) F = Faktor perangkaan = 1,25 0,025 ; F > 1,00 n = Jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral pada masing-masing bagian monolit dari jembatan yang berdiri sendiri-sendiri (misalnya : bagianbagian yang dipisahkan oleh sambungan siar muai yang memberikan keleluasan untuk bergerak dalam arah lateral secara sendiri-sendiri) CATATAN (4) Tipe A : Jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan bangunan bawah) Tipe B : Jembatan daktail (bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah) Tipe C : Jembatan tidak daktail (tanpa sendi plastis) Sumber : RSNI T Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 22

23 Koefisien Tekanan Tanah Dinamik Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah (tekanan tanah dinamis) dihitung dengan menggunakan pendekatan yang diusulkan oleh Mononobe- Okabe. Pendekatan ini merupakan metode yang paling umum digunakan. Besarnya tekanan tanah akibat pengaruh gempa ditentukan berdasarkan koefisien gempa horizontal (C) dan Faktor Keutamaan (I). Pengaruh gempa diasumsikan sebagai gaya horisontal statis yang sama dengan koefisien gempa rencana dikalikan dengan berat irisan. Koefisien Tekanan Tanah Aktif Pada saat gempa dihitung dengan rumus sebagai berikut: K ae = (2.20) dimana : ϕ = sudut geser tanah θ = tan -1 (2.21) α = sudut kemiringan dinding belakang terhadap vertical δ = sudut geser antara tanah dengan dinding β = sudut kemiringan tanah timbunan K H = koefisien percepatan horizontal gempa = C.I Koefisien geser dasar untuk tekanan tanah lateral (C) dan nilai faktor keutamaan (I) dapat ditentukan berdasarkan Tabel 2.6 dibawah. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 23

24 Tabel 2.6 Koefisien Geser Dasar untuk Tekanan Tanah Lateral Daerah Gempa Koefisien Geser Dasar C Tanah Teguh Tanah Sedang Tanah Lunak 1 0,20 0,23 0,23 2 0,17 0,21 0,21 3 0,14 0,18 0,18 4 0,10 0,15 0,15 5 0,07 0,12 0,12 6 0,06 0,06 0,07 Sumber : RSNI T Beban Lalu Lintas a) Beban lajur D Beban lajur "D" terdiri dari Beban Terbagi Rata (BTR/UDL) atau beban tersebar merata yang digabung dengan Beban Garis (BGT/KEL). Faktor beban lajur D dapat dilihat pada Tabel 2.7. Tabel 2.7 Faktor Beban akibat beban lalu lintas D JANGKA WAKTU FAKTOR BEBAN S;;TD U;;TD Transien 1,0 1,8 Sumber : RSNI T Beban terbagi rata (BTR/UDL) mempunyai intensitas q kpa dimana Besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani (L) sebagai berikut: L 30 : q = 9 Kpa L > 30 m : q = 9 (0.5+15/L) Kpa Dengan pengertian: L = panjang total jembatan yang dibebani (meter) Hubungan ini bisa dilihat dalam Gambar Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 24

25 Sumber : RSNI T Gambar 2.20 Beban D : BTR vs panjang yang dibebani Besarnya beban garis (BGT/KEL) dengan intensitas P kn/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas P adalah 49,0 kn/m. Gabungan beban tersebar merata (BTR) dengan beban garis (BGT) seperti terlihat dalam Gambar Sumber : RSNI T Gambar 2.21 Beban Lajur D Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 25

26 b) Penyebaran Beban "D" Pada Arah Melintang Beban "D" harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen maksimum pada gelagar yang ditinjau. Penyusunan komponen-komponen BTR dan BGT dari beban "D" pada arah melintang harus sama. Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5.5 meter, maka beban "D" harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 %, dan apabila lebar jalur lebih dari 5.5 meter, maka beban "D" harus ditempatkan pada dua lajur lalu lintas rencana yang berdekatan dan intensitas 100 %. Hasil dari beban garis ekivalen adalah 5.5 q ( kn/m ) dan beban terpusat ekivalen sebesar p (kn) yang kedua-duanya bekerja pada jalur selebar 5.5 meter. Beban "D" tambahan harus ditempatkan pada seluruh lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50 %. Susunan pembebanan dengan beban D" seperti pada Gambar Gambar 2.22Susunan Beban D pada arah melintang Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 26

27 c) Pembeban Truk T Tabel 2.8 Faktor Beban akibat pembebanan truk T FAKTOR BEBAN JANGKA WAKTU K S;TT; K U;TT; Transien 1,0 1,8 Sumber : RSNI T Besarnya Pembebanan Truk "T" Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi trailer yang mempunyai susunan dan berat as disebarkan menjadi dua beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara dua as tersebut dapat diubah-ubah antara 4 meter sampai 9 meter, untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan seperti pada Gambar Sumber : RSNI T Gambar 2.23 Pembebanan Truk T (500 KN) Posisi dan Penyebaran Pembebanan Truk "T" ke Arah Melintang Terlepas dari panjang jembatan atau susunan bentang, hanya satu kendaraan truk "T" yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana ditengah jalur lalu lintas rencana. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 27

28 d) Pembebanan Lalu Lintas yang Terkurangi Dalam keadaan khusus dengan persetujuan instansi yang berwenang, pembebanan "D" setelah dikurangi menjadi 70 % bisa digunakan. Faktor 70 % ditetapkan untuk BTR dan BGT, faktor pengurangan sebesar 70 % tidak boleh digunakan untuk pembebanan truk "T" atau gaya rem arah memanjang jembatan. e) Faktor Beban Dinamis (FBD) Faktor beban dinamis (FBD) merupakan interaksi antara kendaraan yang bergerak dengan jembatan. BGT dari beban "D" dan beban "T" harus ditambahkan dengan harga FBD yang cukup mutu memberikan terjadinya interaksi antara kendaraan yang bergerak dengan jembatan dan FBD dinyatakan dengan beban statis ekivalen. Besarnya pembebanan FBD dinyatakan dalam fraksi dari beban statis. Untuk beban "T" FBD diambil 30% sedangkan untuk BGT dari beban "D" harga FBD dapat ditentukan sesuai dengan Gambar Sumber : RSNI T Gambar 2.24 Faktor Beban Dinamis untuk BGT Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 28

29 f) Gaya Rem Tabel 2.9 Faktor Beban akibat gaya rem FAKTOR BEBAN JANGKA WAKTU K S;TT; K U;TT; Transien 1,0 1,8 Sumber : RSNI T Pengaruh gaya-gaya dalam arah memanjang jembatan akibat gaya percepatan dan pengereman harus ditinjau dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Terlepas dari berapa besar dan lebarnya jembatan, gaya rem harus diambil seperti pada gambar Gaya rem tidak boleh digunakan tanpa beban lalu lintas vertical bersangkutan. Dalam hal beban lalu lintas vertical mengurangi pengaruh dari gaya rem, maka pengaruh beban lalu lintas vertical boleh digunakan pengurangan sebasar 40% terhadap faktor beban Ultimit. Pembebanan lalu lintas 70% dan factor pembesaran di atas 100% BGT dan BTR tidak berlaku untuk gaya rem. Sumber : RSNI T Gambar 2.25 Gaya rem a) Beban pejalan kaki Intensitas beban pejalan kaki untuk jembatan jalan raya tergantung pada luas beban yang dipikul oleh unsure yang direncana. Bagaimanapun, lantai dan gelagar yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 29

30 5 kpa. Intensitas beban untuk elemen lain diberikan dalam tabel 2.10 atau gambar Apabila trotoar memungkinkan bisa digunakan untuk kendaraan ringan atau ternak, maka trotoar harus direncanakan untuk bisa memikul beban hidup terpusat sebesar 20 KN. Tabel 2.10 Intensitas Pejalan Kaki untuk Trotoar Jembatan Jalan Raya Luas terpikul oleh unsur m 2 Intensitas beban pejalan kaki nominal ( kpa ) A < 10 m m 2 < A < 100 m 2 5,33 - A / 30 A > 100 m 2 2 Sumber : RSNI T Gambar 2.26 Pembebanan untuk pejalan kaki 2.11 Aksi Aksi Lainnya a) Gesekan Pada Perletakan ( T BF ) Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser pada perletakan elastomer dan dihitung hanya beban tetap (beban mati) dan harga-harga koefisien dengan faktor beban adalah 1.3 seperti terlihat dalam Tabel Koefisien gesek (f) pada perletakan adalah: a. Tumpuan Rol Baja - Dengan satu atau dua rol = 0.01 Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 30

31 - Dengan tiga atau lebih rol = 0.05 b. Tumpuan Gesekan - Antara baja dengan campuran tembaga keras dan baja = Antara baja dengan baja atau besi tuang = Antara karet dengan baja / beton = Tabel 2.11 Faktor Beban Gesekan pada Perletakan JANGKA WAKTU FAKTOR BEBAN K U;;FB; K S;;FB; Biasa Terkurangi Transien 1,0 1,3 0,8 Catatan: Gaya akibat gesekan pada perletakan terjadi selama adanya pergerakan pada bangunan atas tetapi gaya sisa mungkin terjadi setelah pergerakan berhenti Dalam hal ini gesekan pada perletakan harus memperhitungkan adanya pengaruh tetap yang cukup besar. Sumber : RSNI T Kombinasi Beban Pada bagian ini terbatas pada kombinasi gaya untuk keadaan batas daya layan dan ultimit. Aksi rencana digolongkan kedalam aksi tetap dan transien. Kombinasi beban umumnya didasarkan kepada beberapa kemungkinan tipe yang berbeda dari aksi yang bekerja secara bersamaan. Aksi rencana ditentukan dari aksi nominal yaitu mengalikan aksi nominal dengan faktor beban yang memadai. Seluruh aksi rencana harus mengambil faktor beban yang sama, apakah itu biasa atau terkurangi. Di sini keadaan paling berbahaya harus diambil. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 31

32 Tabel 2.12 Tipe aksi rencana Aksi Tetap Aksi Transien Nama Simbol Nama Simbol Berat sendiri P MS Beban lajur "D" T TD Beban mati tambahan P MA Beban truk "T" T TT Penyusutan/rangkak P SR Gaya rem T TB Prategang P PR Gaya sentrifugal T TR Pengaruh pelaksanaan tetap P PL Beban pejalan kaki T TP Tekanan tanah P TA Beban tumbukan T TC Penurunan P ES Beban angin T EW Gempa Getaran Gesekan pada perletakan Pengaruh temperatur Arus/hanyutan/tumbukan Hidro/daya apung Beban pelaksanaan T EQ T VI T BF T ET T EF T EU T CL Sumber : RSNI T Pengaruh umur rencana Faktor beban untuk keadaan batas ultimit didasarkan kepada umur rencana jembatan 50 tahun. Untuk jembatan dengan umur rencana yang berbeda, faktor beban ultimit harus diubah dengan menggunakan faktor pengali seperti yang diberikan dalam Tabel Tabel 2.13 Pengaruh umur rencana pada factor beban ultimit Klasifikasi Jembatan Umur Rencana Kalikan K U Dengan Aksi Tetap Aksi Transien Jembatan sementara 20 tahun 1,0 0,87 Jembatan biasa 50 tahun 1,0 1,00 Jembatan khusus 100 tahun 1,0 1,10 Sumber : RSNI T Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 32

33 2. Kombinasi untuk aksi tetap Seluruh aksi tetap yang sesuai untuk jembatan tertentu diharapkan bekerja bersama-sama. Akan tetapi, apabila aksi tetap bekerja mengurangi pengaruh total, kombinasi beban harus diperhitungkan dengan menghilangkan aksi tersebut, apabila kehilangan tersebut bisa diterima. 3. Perubahan aksi tetap terhadap waktu Beberapa aksi tetap, seperti halnya beban mati tambahan P MA, penyusutan dan rangkak P SR, pengaruh prategang P PR dan pengaruh penurunan P ES bisa berubah perlahan-lahan berdasarkan kepada waktu. Kombinasi beban yang diambil termasuk harga maksimum dan minimum dari semua aksi untuk menentukan pengaruh total yang paling berbahaya. 4. Kombinasi pada keadaan batas daya layan Kombinasi pada keadaan batas daya layan primer terdiri dari jumlah pengaruh aksi tetap dengan satu aksi transien. Pada keadaan batas daya layan, lebih dari satu aksi transien bisa terjadi secara bersamaan. Faktor beban yang sudah dikurangi diterapkan dalam hal ini untuk mengurangi kemungkinan dari peristiwa ini, seperti diberikan dalam Tabel Tabel 2.14 Kombinasi beban untuk keadaan batas daya layan Kombinasi primer Aksi tetap + satu aksi transien (cat.1), (cat.2) Kombinasi sekunder Kombinasi primer + 0,7 x (satu aksi transien lainnya) Kombinasi tersier Kombinasi primer + 0,5 x (dua atau lebih aksi transien) CATATAN (1) Beban lajur "D" yaitu T TD atau beban truk "T" yaitu T TT diperlukan untuk membangkitkan gaya rem T TB dan gaya sentrifugal T TR pada jembatan. Tidak ada faktor pengurangan yang harus digunakan apabila T TB atau T TR terjadi dalam kombinasi dengan T TD atau T TT sebagai kombinasi primer. CATATAN (2) Gesekan pada perletakan T BF bisa terjadi bersamaan dengan pengaruh temperatur T ET dan harus dianggap sebagai satu aksi untuk kombinasi beban. Sumber : RSNI T Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 33

34 5. Kombinasi pada keadaan batas ultimit Kombinasi beban pada keadaan batas ultimit terdiri dari jumlah pengaruh aksi tetap dengan satu pengaruh transien. Gaya rem T TB atau gaya sentrifugal T TR bisa digabungkan dengan pembebanan lajur D yaitu T TD atau pembebanan truk T yaitu T TT, dan kombinasinya bisa dianggap sebagai satu aksi untuk kombinasi beban. Gesekan pada perletakan T BF dan pengaruh temperatur T ET bisa juga digabungkan dengan cara yang sama. Pada keadaan batas ultimit, tidak diadakan aksi transien lain untuk kombinasi dengan aksi gempa. Beberapa aksi kemungkinan dapat terjadi pada tingkat daya layan pada waktu yang sama dengan aksi lainya yang terjadi pada tingkat ultimit. Kemungkinan terjadinya kombinasi seperti ini harus diperhitungkan, tetapi hanya satu aksi pada tingkat daya layan yang dimasukkan pada kombinasi pembebanan. Ringkasan dari kombinasi beban yang lazim diberikan dalam Tabel Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 34

35 Tabel 2.15 Kombinasi beban untuk keadaan batas kelayanan dan ultimit Aksi Kelayanan Ultimit Aksi Permanen : Berat sendiri Beban mati tambahan Susut rangak Pratekan Pengaruh beban tetap pelaksanaan Tekanan tanah Penurunan Aksi Transien : Beban lajur D atau beban truk T X X X O X O X O X O X X X X O X O X O X O X Gaya rem atau gaya sentrifugal X O O O O X O O O Beban pejalan kaki X X Gesekan perletakan O O X O O O O O O O O Pengaruh suhu O O X O O O O O O O O Aliran / hanyutan / batang kayu dan hidrostatik / apung O O X O O O X O O Beban angin O O X O O O X O Aksi Khusus : Gempa X Beban tumbukan Pengaruh getaran X X Beban pelaksanaan X X X berarti beban yang selalu aktif O berarti beban yang boleh di kombinasi dengan beban aktif, tunggal atau seperti ditunjukkan. (1) = aksi permanen x KBL + beban aktif x KBL + 1 beban o KBL (2) = aksi permanen x KBL + beban aktif x KBL + 1 beban o KBL + 0,7 beban o KBL (3) = aksi permanen x KBL + beban aktif x KBL + 1 beban o KBL + 0,5 beban o KBL + Aksi permanen x KBU + beban aktif x KBU + 1 beban o KBL Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 35

36 CATATAN: Hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan Kombinasi beban umum untuk keadaan batas kelayanan dan ultimit adalah sebagai berikut: 1. Perencana harus bisa mengenali dan memperhitungkan tiap kombinasi beban yang tidak tercantum dalam tabel untuk mana jembatan-jembatan tertentu mungkin menjadi kritis. Untuk masing-masing kombinasi beban, seluruh aksi yang wajar terjadi bersamaan sudah dimasukkan. Disamping itu perencana harus menghitung pengaruh pada kombinasi beban akibat tidak memasukkan salah satu aksi yang member kontribusi dengan catatan aksi tersebut secara wajar bisa diabaikan; 2. Dalam keadaan batas daya layan pada bagian tabel ini, aksi dengan tanda X untuk kombinasi tertentu dimasukkan dengan faktor beban daya layan penuh. Butir dengan tanda O dimasukkan dengan faktor beban daya layan yang sudah diturunkan harganya. 3. Dalam keadaan batas ultimit pada bagian tabel ini, aksi dengan tanda X untuk kombinasi tertentu dimasukkan dengan faktor beban ultimit penuh. Butir dengan tanda O dimasukkan dengan harga yang sudah diturunkan yang besarnya sama dengan beban daya layan. 4. Beberapa aksi tetap bisa berubah menurut waktu secara perlahan-lahan. Kombinasi beban untuk aksi demikian harus dihitung dengan harga rencana maksimum dan minimum untuk menentukan pengaruh yang paling berbahaya; 5. Ttingkat keadaan batas dari gaya sentrifugal dan gaya rem tidak terjadi secara bersamaan. Untuk faktor beban ultimit terkurangi untuk beban lalu lintas vertikal dalam kombinasi dengan gaya rem; 6. Pengaruh temperatur termasuk pengaruh perbedaan temperatur di dalam jembatan, dan pengaruh perubahan temperatur pada seluruh jembatan. Gesekan pada perletakan sangat erat kaitannya dengan pengaruh temperatur akan tetapi arah aksi dari gesekan pada perletakan akan berubah, tergantung kepada arah pergerakan dari perletakan atau dengan kata lain, apakah temperatur itu naik atau turun. Pengaruh temperatur tidak mungkin kritis pada keadaan batas ultimit kecuali bersamaan dengan aksi lainnya. Dengan demikian temperatur hanya ditinjau sebagai kontribusi pada tingkat daya layan; 7. Gesekan pada perletakan harus ditinjau bila sewaktu-waktu aski lainnya memberikan pegaruh yang cenderung menyebabkan gerakan arah horisontal pada perletakan tersebut; 8. Semua pengaruh dari air dapat dimasukkan bersama-sama; 9. Pengaruh gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultimit; 10. Beban tumbukan mungkin merupakan beban daya layan atau beban ultimit; 11. Pengaruh getaran hanya digunakan dalam keadaan batas daya layan. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 36

37 2.13 Tegangan Berlebihan yang Diperbolehkan Beberapa kombinasi beban mempunyai probilitas kejadian yang rendah dan jangka waktu yang pendek. Untuk kombinasi yang demikian maka tegangan yang berlebihan diperolehkan berdasarkan prinsip tegangan kerja. Tegangan berlebihan yang diberikan dalam tabel 2.16 adalah sebagai prosentase dari tegangan kerja yang diijinkan. Tabel 2.16 Kombinasi beban untuk perencanaan tegangan kerja Aksi Kombinasi No Aksi tetap X X X X X X X Beban lalu lintas X X X X - - X Pengaruh temperatur - X - X Arus/hanyutan/hidro/daya apung X X X X X - - Beban angin - - X X - - Pengaruh gempa X - - Beban tumbukan X Beban pelaksanaan X - Tegangan berlebihan yang diperolehkan r os nil 25% 25% 40% 50% 30% 50% 2.14 Pondasi Tiang Pancang Tiang pancang adalah bagian-bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan atau baja, yang digunakan untuk meneruskan (mentransmisikan) beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah di dalam massa tanah (Bowles, 1991). Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya (Sardjono HS, 1988). Atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari permukaan tanah kedalaman > 8 m (Bowles, 1991). Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 37

38 Fungsi dan kegunaan dari pondasi tiang pancang adalah untuk memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya (super structure) ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam. Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancangkan tegak lurus dalam tanah, tetapi ada juga dipancangkan miring (battle pile) untuk dapat menahan gaya-gaya horizontal yang bekerja, Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga dimana terdapat tekanan kesamping dari kapal dan perahu. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya. Tiang Pancang umumnya digunakan : 1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi diatas tanah kedalam atau melalui sebuah stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh jadi terlibat. 2. Untuk menentang gaya desakan keatas, gaya guling, seperti untuk telapak ruangan bawah tanah dibawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara terhadap guling. 3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi perpindahan isi tiang pancang dan getaran dorongan. Tiang pancang ini dapat ditarik keluar kemudian. 4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi. 5. Membuat tanah dibawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut. 6. Sebagai faktor keamanan tambahan dibawah tumpuan jembatan dan atau pir, khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial. 7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban diatas permukaan air melalui air dan kedalam tanah yang mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagian dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal (dan tekuk) maupun beban lateral (Bowles, 1991). Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 38

39 Pondasi tiang pancang dapat dibedakan menjadi : a. Tiang pancang yang dipancang masuk sampai lapisan tanah keras, sehingga daya dukung tanah untuk pondasi ini lebih ditekankan pada tahanan ujungnya. Tiang pancang tipe ini disebut end bearing pile atau point bearing pile. Untuk tiang pancang tipe ini ujung tiang pancang harus terletak pada lapisan tanah keras. b. Apabila tiang pancang tidak mencapai lapisan tanah keras, maka untuk menahan beban yang diterima tiang pancang, mobilisasi tahanan sebagaian besar ditimbulkan oleh gesekan antara tiang pancang dengan tanah (skin friction). Tiang pancang ini disebut friction pile Daya Dukung Berdasarkan Data SPT Daya dukung tiang pancang dapat dihitung berdasarkan data hasil SPT dengan metode Meyerhof. Qult = 40 x Nb x Ap + 0,2 x N x As (2.22) Dimana : Q ult N b = Daya dukung ultimit pondasi tiang pancang (ton) = Nilai NSPT pada elevasi dasar tiang A p = Luas penampang dasar tiang (m 2 ) A s = Luas selimut tiang (m 2 ) N = Nilai NSPT rata-rata sepanjang tiang Daya Dukung Berdasarkan Data Sondir Daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil sondir dihitung menggunakan metode Meyerhof. Q ult = (q c x A p ) + (JHP x Kel.O) (2.23) Dimana : Q ult q c = Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal = Tahanan ujung sondir Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 39

40 Ap = Luas penampang tiang JHP = Jumlah hambatan pelekat Kel.O = Keliling tiang pancang Daya dukung ijin pondasi tiang dinyatakan dengan rumus : Qijin = (2.24) Dimana : Q ijin q c A p JHP = Kapasitas daya dukung ijin pondasi = Tahanan ujung sondir = Luas penampang tiang = Jumlah hambatan pelekat Kel.O = Keliling tiang pancang Daya Dukung Aksial Daya dukung tiang dibedakan atas : - Daya dukung ujung (Q e ) - Daya dukung gesek (Q s ) Kedua daya dukung tersebut dimobilisasi maka akan didapat : Q ult = Q e + Q s (2.25) Q all = (2.26) Dimana : Q ult Q e Q s Q all SF = Daya dukung tiang pancang maksimum = Daya dukung ujung = Daya dukung gesekan (friksi) = Daya dukung ijin = Faktor keamanan (safety factor) Daya dukung ujung Daya dukung ujung menurut Terzaghi sebagai berikut : Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 40

41 Qe = Ap (1,3 * c * Nc + q * Nq + γ * B * Nγ* aγ) (2.27) Dimana : Ap = Luas penampang tiang C = Kohesi tanah bagian ujung Q = efektif overburden pressure = Σ(γ i.h i ) Nc, Nq, Nγ = factor daya dukung tanah ujung γ = berat volume tanah di ujung tiang a γ a γ = 0,4 untuk penampang persegi = 0,3 untuk penampang bulat Daya dukung friksi Tahanan friksi dihitung dengan menggunakan cara λ : Dimana : σv Cu λ f = λ (σv + 2 * Cu) (2.28) = tekanan vertical efektif = undrained shear strength = f(l), dibaca dari nomogram Pada tanah berlapis dan penampang konstan : Gambar 2.27 Variasi λ Q S = p * Σ( L * f ) (2.29) Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 41

42 Dimana : p = keliling penampang L = panjang tiang f = tahanan friksi Gambar 2.28 Friksi pada tanah berlapis Daya Dukung Lateral Daya dukung lateral dihitung berdasarkan metoda Broms: Gambar 2.29 Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pancang akibat gaya lateral pada tanah Fixed Head : Dari free body diagram tegangan seperti pada gambar 2.30 Gambar 2.30 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu fixed head Σ H = 0 H u = P Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 42

43 Σ Mx = 0 Maka : (2.30) Hu pada Free head maupun pada Fix head untuk tanah kohesif juga dapat dicari dengan cara grafis dengan menggunakan nomogram Gambar Gambar 2.31 Daya Dukung Lateral Tiang Panjang vs. Momen Tahanan pada Tanah Kohesif Efisiensi Grup Tiang Apabila jarak antar tiang dalam satu grup (kepala tiang) tidak memenuhi jarak minimum yang disyaratkan, maka daya dukung grup tiang tidak akan sama dengan daya dukung satu tinag dikalikan dengan jumlah tiang dalam grup tersebut, melainkan ada satu factor pengali yang besarnya kurang dari satu dan biasanya disebut dengan efisiensi grup tiang. Dengan demikian daya dukung total grup tiang bias dituliskan : Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 43

44 Dimana : Q ug = Q sp x n x E g (2.31) Q ug Q sp n = daya dukung grup tiang = Daya dukung tiang tunggal = Jumlah tiang dalam grup E g = Efisiensi grup tiang (< 1) Meskipun beberapa formula sering digunakan untuk menentukan nilai efisiensi ini tetapi belum ada suatu peraturan bangunan yang secara khusus menetapkan cara tertentu untuk menghitungnya. Kebanyakan peraturan bangunan mensyaratkan jarak minimum antara tiang sebesar 2 kali diameter sedangkan jarak optimal antara tiang umumnya adalah antara 2,5 sampai 3,0 kali diameter. Untuk pondasi yang memikul beban lateral yang besar, maka dianjurkan jarak yang lebih besar. Gambar 2.32 Mobilisasi Keruntuhan (Bulb Pressure) Gambar 2.29 menjelaskan maksud dari efisiensi grup tiang. Gambar a dan b memperlihatkan diagram tegangan mobilisasi keruntuhan berbentuk bulb pressure yang tidak saling berpotongan. Pada kondisi ini daya dukung grup tiang sama dengan daya dukung tiang tunggal dikalikan dengan jumlah tiang dalam satu grup. Hal ini berarti, bahwa efisiensi grup tiang adalah satu. Berbeda dengan gambar c, dimana terlihat adanya perpotongan antara bulb pressure satu tiang dengan tiang lainnya, yang menyebabkan mobilisasi tegangan pada tanah tidak Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 44

45 bisa penuh (100%), karena adanya daerah tegangan yang menjadi milik bersama. Pada kondisi seperti ini efisiensi daya dukung grup tiang menjadi kurag dari satu. Ada beberapa formula untuk menghitung efisiensi grup tiang, tetapi persamaan di bawah (Labarre) adalah yang paling sering dipakai. (2.32) Dimana : θ = arc tan (d/s) dalam derajat d = diameter tiang s = jarak antar as tiang n = jumlah tiang dalam baris m = jumlah tiang dalam kolom Penurunan (settlement) Penurunan elastis tiang adalah penurunan yang terjadi dalam waktu dekat atau dengan segera setelah penerapan beban (elastic settlement atau immediate settlement). Penurunan elastis biasanya terjadi pada tanah pasir. Perhitungan penurunan tiang kelompok (Vesic,1977) menggunakan formula empiris yang sederhana untuk memperkirakan penurunan kelompok tiang berdasarkan hasil uji SPT sebagai berikut : S g = S (2.33) Dimana : S = Penurunan pondasi tiang tunggal S g B g D = Penurunan kelompok tiang = Lebar kelompok tiang = diameter atau sisi tiang tunggal Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 45

46 2.15 Pondasi Dalam ( Bored Pile) Bore Pile adalah pondasi yang kedalamannya lebih dari 2 meter. Jenis pondasi ini dapat dipakai baik untuk beban ringan maupun untuk struktur berat seperti bangunan bertingkat tinggi dan jembatan. Keuntungan dari pondasi bore pile adalah : Mobilisasi mudah, karena pondasi dicetak ditempat hanya membawa alat untuk boring dan perakitan tulangan. Tidak menganggu lingkungan dengan getaran yang dapat merusak/retakan dinding bangunan sekitar proyek. Pengoperasian amat sederhana. Kemudahan terhadap perubahan konstruksi. Umumnya daya dukung amat tinggi memungkinkan perencanaan satu kolom dengan dukungan satu tiang (one column one pile) sehingga dapat menghemat kebutuhan untuk pile cap. Kepala dan bagian atas tiang dapat diperbesar. Kaki dan ujung bawah tiang dapat diperbesar untuk meningkatkan daya dukung ujung tiang, baik dalam pembebanan tekan maupun tarik. Kerugian dari pondasi bore pile adalah : Berbeda dengan tiang pancang atau pondasi dangkal, pelaksanaan konstruksi bore pile yang sukses sangat bergantung pada ketrampilan dan kemampuan dari kontraktor, dimana pelaksanaan yang buruk dapat menyebabkan penurunan daya dukung. Kondisi tanah dan kaki tiang seringkali rusak oleh proses pemboran, terjadi tumpukan tanah dari runtuhan dinding bore pile atau sedimentasi lumpur. Sehingga seringkali daya dukung ujung dari bore pile tidak dapat diandalkan. Pengecoran beton bukan bukan pada kondisi ideal dan tidak dapat segera diperiksa. Juliana Pereira das Neves/ /Perancangan Struktur Bangunan Bawah Jembatan.. II- 46