PERANCANGAN JEMBATAN KALI KEJI

Transkripsi

1 PERANCANGAN JEMBATAN KALI KEJI Laporan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana dari Universitas Atma Jaya Yogyakarta Oleh : JAMIDEN FERNANDO E SILALAHI NPM : PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA YOGYAKARTA, JUNI 2009

2 PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir PERANCANGAN JEMBATAN KALI KEJI Oleh : JAMIDEN FERNANDO E SILALAHI NPM : telah disetujui oleh pembimbing Yogyakarta, Pembimbing I Pembimbing II (FX. Pranoto Dirhan Putra, ST.) (Ir. Soandrijanie Linggo, MT.) Disahkan oleh : Program Studi Teknik Sipil Ketua (Ir. FX. Junaedi Utomo, M.Eng.)

3 PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana Strata Satu PERANCANGAN JEMBATAN KALI KEJI Oleh : JAMIDEN FERNANDO E SILALAHI No. Mahasiswa : / TS NPM : Telah diperiksa, disetujui dan diuji oleh Nama Tanda Tangan Tanggal Ketua : FX. Pranoto Dirhan Putra, ST Sekretaris : Ir. Y. Hendra Suryadharma, MT Anggota : Ir. Yohanes Lulie, MT......

4 KATA HANTAR Jembatan merupakan sebuah struktur yang dibangun melewati suatu rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan rintangan tersebut dapat berupa jurang, lembah, Jalanan, rel, sungai, badan air, atau rintangan fisikal lainnya. Tujuan jembatan adalah untuk membuat jalan bagi orang atau kendaraan melewati sebuah rintangan. Dalam sistem transportasi bila, bila lebar jembatan kurang lebar untuk menampung jumlah jalur yang diperlukan oleh lalu lintas, jembatan tersebut akan menghambat laju lalu lintas. Dalam hal ini jembatan akan menjadi pengontrol volume dan berat lalu lintas yang dapat dilayani oleh sistem transportasi. Oleh karena itu, jembatan juga dapat dikatakan mempunyai fungsi keseimbangan (balancing) dari suatu sistem trasportasi. Jembatan yang dibahas dalam tugas akhir ini terletak di daerah Ngargogondo, Muntilan, Jawa Tengah. Jembatan ini merupakan konstruksi jembatan baru yang sampai ini masih dalam tahap pengerjaan. Jembatan lama sudah tua dan sudah mengalami kerusakan pada bagian struktur jembatan. Pembangunan jembatan baru ini dilakukan dengan merubuhkan jembatan yang lama dan menggantinya dengan konstruksi jembatan yang baru. Jembatan ini menghubungkan wilayah Kalibawang dan Samigaluh yang terpisahkan oleh aliran Sungai Kali Keji. Sungai yang mengalir dibawah jembatan ini memiliki lebar 6 meter, dengan kedalaman sungai di waktu surut 0,5 meter pada tengah sungai. Jembatan ini sangat penting fungsinya bagi masyarakat sekitar dikarenakan jembatan ini menghubungkan dua kecamatan yang saling iii

5 memiliki ketergantungan akses ekonomi dan juga sebagai jalur alternatif bagi wisatawan yang berkunjung ke objek-objek wisata candi yang ada didaerah sekitar jembatan, seperti Candi Mendut, Candi Borobudur dan objek wisata alam lainnya. Akhir kata penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang memberikan bimbingan dan bantuan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penyusun menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun bagi penulis sangat diharapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan sebagaimana mestinya. Yogyakarta, Mei 2009 Penyusun Jamiden Fernando E Silalahi NPM : iv

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA HANTAR......iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR LAMPIRAN... xi ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN... xiv INTISARI... xi INDEKS... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Tugas Akhir Maksud Tugas Akhir Manfaat Penelitian... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Umun Komponen Jembatan Klasifikasi Jembatan v

7 Bentuk-bentuk struktur jembatan Pembebanan jembatan Beton Beton Prategang (Prestressed Concrete) Baja prategang Sejarah perkembangan beton prategang Tujuan pemberian gaya prategang Keuntungan beton prategang Tipe-tipe beton prategang BAB III LANDASAN TEORI 3.1. Pembebanan Beban tetap Beban lalu lintas Aksi lingkungan Aksi-aksi Lain Kombinasi beban Kuat Rencana Tegangan Ijin Perancangan Struktur Atas Perancangan pelat lantais Perancangan gelagar induk Perancangan penampang komposit Transformasi dan Lebar Efektif Pelat vi

8 Perancangan Terhadap Lentur Penampang Prategang Komposit Perancangan Terhadap Geser Penampang Prategang Komposit Perancangan Struktur Bawah Perancangan abutment (kepala jembatan) Perancangan fondasi Perancangan Beton Bertulang Pembebanan Jembatan Beban tetap Beban lalu lintas Aksi lingkungan Aksi-aksi lain Kombinasi Beban... BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Dasar-dasar perencanaan Tahapan Perencanaan BAB V ANALISIS STRUKTUR 5.1. Data Teknis Perencanaan Jembatan Perancangan Struktur Atas Jembatan Analisa penampang balok gelagar Analisis penampang pelat lantai Analisis Penampang komposit Perencanaan balok gelagar (gelagar induk) Perencanaan balok terhadap lentur vii

9 Perencanaan balok terhadap geser Perencanaan Pelat Lantai Perancangan Abutment Perancangan Fondasi Abutment BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Jenis-jenis Tendon Prategang dan Karakteristiknya Tabel 2.2. Nilai Tipikal untuk f f py pu Tabel 3.1. Berat Isi dan Kerapatan Massa untuk Berat Sendiri Tabel 3.2. Faktor Beban untuk Beban Tetap Tabel 3.3. Faktor Beban untuk Beban Lalu Lintas Tabel 3.4. Faktor Kepentingan Tabel 3.5. Faktor Tipe Bangunan Tabel 3.6. Koefisien Geser Dasar Tabel 3.7. Faktor Beban untuk Aksi Lingkungan Tabel 3.8. Kombinasi Beban Tabel 3.9. Koefisien Reduksi Momen, r m Tabel Koefisien Wobble dan Koefisien Friksi Tendon Paska Tarik Tabel Lendutan Ijin Maksimum Tabel Batasan Defleksi Berdasarkan AASHTO Tabel Faktor Pengali untuk Perhitungan Camber dan Defleksi Jangka Panjang Tabel Koefisien Daya Dukung Tanah Terzaghi Tabel 5.1. Perhitungan Luas Penampang Balok Gelagar Tabel 5.2. Perhitungan Luas Penampang Komposit ix

11 Tabel 5.3. Karakteristik Penampang Hasil Perhitungan Analisa Penampang Tabel 5.7. Pembebanan Akibat Berat Sendiri Abutment Tabel 5.8. Rekapitulasi Hasil Penghitungan Momen untuk Pelat Lantai Tabel 5.9. Pembebanan Akibat Berat Sendiri Abutment Tabel Pembebanan Akibat Berat Tanah Tabel Pembebanan Akibat Tekanan Tanah Aktif Tabel Faktor Kepentingan Tabel Faktor Tipe Bangunan Tabel Koefisien Geser Dasar Tabel Rekapitulasi beban dan Momen yang Bekerja Pada Abutment Tabel Pembebanan Akibat Berat Sendiri Kepala Abutment Tabel Gaya Horisontal Tekanan Tanah Pembebanan Kepala Abutment Tabel Pembebanan Akibat Berat Sendiri Badan Abutment Tabel Gaya Horisontal Tekanan Tanah untuk Pembebanan Kepala Abutment Tabel Koefisien Daya Dukung Tanah Terzaghi Tabel 5.8. Pembebanan Akibat Berat Tanah Tabel 5.9. Pembebanan Akibat Tekanan Tanah Aktif Tabel Beban dan Momen yang Bekerja pada Abutment Tabel Pembebanan Akibat Berat Sendiri Kepala Abutment Tabel Gaya Horisontal Tekanan Tanah x

12 untuk Pembebanan Kepala Abutment Tabel Pembebanan Akibat Berat Sendiri Badan Abutment Tabel Gaya Horisontal Tekanan Tanah untuk Pembebanan Badan Abutment xi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Lokasi Jembatan Kali Keji... 1 Gambar 1.2. Sungai Kali Keji, Muntilan... 2 Gambar 1.3. Jembatan Kali Keji... 3 Gambar 1.4. Profil Memanjang Jembatan Kali Keji... 3 Gambar 1.5. Jembatan Lama Yang Telah Dirubuhkan... 5 Gambar 2.1. Komponen-Komponen Jembatan... 8 Gambar 2.2. Gelagar Induk... 9 Gambar 2.3. Gelagar Melintang (Diafragma)...10 Gambar 2.4. Lantai Jembatan Gambar 2.5. Perletakan (andas) Gambar 2.6. Fondasi Gambar 2.7. Abutment Gambar 2.8. Pilar Gambar 2.9. Saluran Drainase Gambar Trotoar Gambar Jembatan Tetap Gambar Jembatan Yang Dapat Digerakan Gambar Jembatan Menurut Fungsinya Gambar Jembatan menurut material yang dipakai Gambar Jembatan Berdasarkan Bentuk Struktur Atasnya Gambar Jembatan Balok Tipe Sederhana Dan Menerus xii

14 Gambar Jembatan Kantilever Tipe Cantilever Dan Cantilever With Span.. 24 Gambar Tipe-Tipe Jembatan Lengkung Gambar Tipe-Tipe Jembatan Rangka Gambar Jembatan Gantung Gambar Jembatan Kabel (Cable Stayed Bridges) Gambar Jembatan Bergerak Gambar Jembatan Terapung Gambar 3.1. Beban Lajur D Gambar 3.2. Penyebaran Beban D Gambar 3.3. Pembebanan Truk T Gambar 3.4. Bidang Beban Roda dan Penyebaran Beban Gambar 3.5. Kombinasi Perletakan Sisi Pelat dan Faktor Koreksinya, f Gambar 3.6. Distribusi Tegangan Regangan Balok Gambar 4.1. Diagram Alir Perencanaan Jembatan Gambar 5.1. Penampang Melintang Jembatan Gambar 5.2. Penampang Memanjang Jembatan Gambar 5.3. Seven wire strand Gambar 5.4. Tampang Struktur Atas Jembatan Gambar 5.5. Penampang Balok Gelagar I Gambar 5.6. Penampang Balok Gelagar I Dengan Jarak y Dari Tepi Atas Gambar 5.7. Garis Netral Penampang Balok Gelagar Gambar 5.8. Penampang Melintang Jembatan Gambar 5.9. Lebar Efektif Pelat Lantai xiii

15 Gambar Dimensi Penampang Pelat Lantai Tampak Atas Gambar Penampang Melintang Jembatan Gambar Penampang Balok Komposit Gambar Dimensi Garis Berat Balok Komposit Gambar Perletakan Balok Gelagar Gambar Input Material dan Property Data SAP Gambar Input Dimensi Balok Gelagar SAP Gambar Pembebanan Berat Sendiri Gelagar Gambar Pembebanan Berat Pelat Lantai Gambar Pembebanan Berat Diafragma Gambar Pembebanan Berat Aspal Gambar Beban Hidup q Gambar Beban Hidup P Gambar Penampang Melintang Jembatan Gambar Posisi Tendon Tengah Bentang Gambar Posisi Tendon Ujung Bentang Gambar Penampang Balok Komposit Untuk Penulangan Lentur Gambar Dimensi Tinjauan Penampang Terhadap Geser Gambar Dimensi Eksentrisitas Penampang Terhadap Geser Gambar Penulangan Geser Gambar Penampang Melintang Jembatan Gambar Pelat Lantai Kendaraan Gambar Dimensi Pelat Lantai xiv

16 Gambar Kondisi Batas Pelat Beton Gambar Beban Mati Pelat Gambar Penyebaran Beban Roda Gambar Kondisi Pembebanan Hidup Gambar Kondisi Pembebanan Hidup Gambar Kondisi Pembebanan Hidup Gambar Kondisi Pembebanan Hidup Gambar Kondisi Pembebanan Hidup Gambar Penulangan Pelat Lantai Gambar Penampang melintang Abutment (dimensi dalam m) Gambar Penampang memanjang Abutment Gambar Penampang memanjang Abutment (dimensi dalam m) Gambar Dimensi Jarak y dan x Akibat Berat Tanah Gambar Pembebanan Akibat Tekanan Tanah Aktif Gambar Dimensi Lengan Gaya abutment Terhadap Titik A Gambar Pembebanan Kepala Abutment Gambar Pembebanan Badan Abutment Gambar Pembebanan Poer Gambar Pembebanan dan Momen Poer Gambar Dimensi Tiang Pancang Gambar Pembebanan Tiang Pancang Gambar Posisi Fondasi Tiang Pancang xv

17 xvi

18 DAFTAR LAMPIRAN No Lampiran 1 Gambar Kerja Keterangan 2 Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang 3 Harga - harga m 1 dan m 2 untuk berbagai harga K 4 HASIL ANALISIS SAP2000version 10 ( Struktural Analisys Programs 2000 ) xvi

19 ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN a = kedalaman blok tegangan tekan beton A = luas penampang A c = luas penampang gelagar pracetak A gr = luas penampang melintang penuh bagian komponen beton A k = luas penampang balok komposit A ps = luas total baja prategang A s = luas tulangan non prategang A v = luas tulangan geser b E = lebar efektif pelat B = lebar pelat b o = jarak gelagar as ke as b Tr = lebar pelat transformasi b w = lebar badan balok c = kohesi tanah C = koefisien geser untuk tahan gempa d = tinggi efektif balok = jarak serat tekan terluar ke titik berat tulangan tarik d p = jarak serat tekan terluar ke titik berat baja prategang D = beban jalur e = eksentrisitas E = modulus elastisitas Young xvii

20 E c = modulus elastisitas beton E pc = modulus elastisitas beton prategang E ps = modulus elastisitas baja prategang E s = modulus elastisitas baja non prategang F = gesekan tanah = faktor konstruksi = koefisien gesek antara dinding beton dan tanah dasar fondasi F = gaya gesek = tahanan geser horisontal tanah pada dasar fondasi = faktor perangkaan f 1 = faktor perletakan koreksi f c = kuat tekan beton f y = kuat luluh baja f pi = tegangan ijin tendon prategang f pu = kuat tarik ultimit tendon prategang f py = kuat leleh tendon prategang h = tinggi penyebaran beban roda h f = tebal total pelat lantai H = tinggi balok gelagar prategang I = momen inersia I c = momen inersia penampang balok gelagar I k = momen inersia penampang komposit L = bentang bersih jembatan xviii

21 L b = panjang balok gelagar K = koefisien kejut = faktor jenis struktur K h = koefisien gempa horisontal K p, K a = koefisien tekanan tanah pasif dan aktif K r = koefisien respon gabungan m 1 = koefisien momen lebar pelat m 2 = koefisien momen panjang pelat M D, = momen akibat berat sendiri gelagar M SD = momen akibat beban mati tambahan M L = momen beban akibat beban hidup M Asp = momen akibat beban aspal M maks = momen terfaktor maksimum pada penampang akibat beban luar Mn = momen nominal Ms = muatan rencana sumbu n = rasio modulus N c, = koefisian kuat dukung tanah N q, = koefisian kuat dukung tanah N y = koefisian kuat dukung tanah P = beban terpusat P VU = daya dukung ultimit pondasi tiang P BU = tahanan ultimit pada ujung tiang vertical tunggal P SU = tahanan gesek ultimit pada permukaan selimut tiang xix

22 P = beban roda = gaya luar horisontal = gaya pada dinding fondasi akibat tekanan tanah q = beban merata r = jari-jari kelengkungan ; radius girasi Rm = gaya rem s = jarak antar sengkang SF = angka keamanan T = beban yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (dual wheel load) t aspal = tebal aspal u = asumsi panjang bidang beban roda v = gaya vertikal pada dinding penahan tanah = asumsi lebar bidang beban roda V* = gaya geser pada penampang dihitung dari beban rencana ultimit yang ditentukan pada persyaratan pembebanan V c = kuat geser yang disumbangkan beton V ci = kuat geser lentur beton V cw = kuat geser badan beton V d = gaya geser pada penampang akibat berat sendiri tak terfaktor V i = gaya geser terfaktor pada penampang akibat beban luar V n = kuat geser nominal V s = kuat geser nominal tulangan geser xx

23 V U = kuat geser terfaktor W = beban yang didukung fondasi dan berat sendiri fondasi W T = Berat bangunan atas gaya gempa ρ b = rasio penulangan dalam keadaan seimbang ρ = rasio tulangan tarik = rasio tulangan yang dipakai ρ maks = rasio tulangan maksimum ΣF lawan = jumlah gaya yang melawan gaya luar ΣF dorong = besarnya gaya yang mendorong struktur t = perbedaan suhu ε = koefisien muai panjang Φ = faktor reduksi kekuatan lentur tanpa beban aksial = diameter tulangan γ = berat jenis α = faktor distribusi φ = sudut gesek dalam tanah β 1 = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton xxi

24 INTISARI PERANCANGAN JEMBATAN KALI KEJI MUNTILAN JAWA TENGAH, oleh Jamiden Fernando E Silalahi, No.Mahasiswa : 10583, tahun 2001, PPS Transportasi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Jembatan yang menghubungkan wilayah Kalibawang dan Samigaluh ini dibangun pada tahun 1980 dengan menggunakan tipe rangka Warren Truss. Lebar jalur lalu lintas yang hanya 6 meter membuat terasa kurang nyaman dan kurang aman bila berpapasan dengan kendaraan lain, terutama bila berpapasan dengan truk-truk pengangkut hasil bumi dan hasil kerajinan tangan. Untuk memberikan rasa nyaman dan aman bagi pengguna jalan serta memperlancar arus lalu lintas maka diperlukan perbaikan dan peningkatan jembatan. Hasil perancangan adalah peningkatan lebar jalur lalu lintas dari 5 m menjadi 7 m. Gelagar utama menggunakan beton prategang berprofil I (Prestressed Concrete I-Girder) dengan tinggi gelagar 1600 mm. Sistem prategangan yang digunakan adalah sistem post-tensioned (paska tarik) dengan tendon bersifat bonded (terlekat) dimana selubung tendon diisi dengan material grouting. Jenis kabel baja prategang yang digunakan adalah seven wire strand dengan diameter nominal 12,70 mm dan luasan penampang 98,71 mm 2. Digunakan strand sebanyak 36 buah yang dibagi dalam 4 tendon dengan masingmasing tendon berisi 9 strand. Pelat lantai kendaraan menggunakan sistem pelat dua arah (x dan y) dengan ketebalan pelat total 270 mm. Digunakan tulangan D untuk penulangan arah x dan D untuk penulangan arah y. Abutment dirancang untuk dapat menahan beban struktur atas jembatan dan beban akibat tekanan tanah. Selain untuk menumpu jembatan, abutment juga berfungsi sebagai dinding penahan tanah. Untuk penulangan kepala abutment digunakan tulangan D sebagai tulangan vertikal dan tulangan D sebagai tulangan horisontal. Untuk penulangan badan abutment digunakan tulangan D sebagai tulangan vertikal dan tulangan D sebagai tulangan horisontal. Untuk penulangan poer (footing) digunakan tulangan D sebagai tulangan pokok dan tulangan D sebagai tulangan bagi. Fondasi abutment dirancang menggunakan fondasi tiang dengan diameter 0,8 m. Untuk mendukung beban struktur atas jembatan dan berat sendiri abutment digunakan 10 tiang fondasi. Kata kunci : Prestressed Concrete I-Girder, post-tensioned, tendon, bonded, strand, pelat lantai, abutment, poer (footing), fondasi tiang. xxii

25 INDEKS Gelagar Induk, 9 Pelat Lantai Jembatan, 10 Fondasi, 12 Abutment, 13 Beton Prategang (Prestressed Concrete), 38 post-tensioned, 38 bonded, 38 Tendon, 39 strand, 39 wire, 39 seven wire strand, 39 unshored construction, 102 xxiii