STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG JAWA TIMUR TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG JAWA TIMUR TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik Disusun oleh LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN JUDUL TUGAS AKHIR : STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG JAWA TIMUR NAMA : LUTFIE JUNAIDI KURNIAWAN NIM : Pada hari Selasa, 31 Januari 2012 Telah diuji oleh Tim Penguji Ir. Yunan Rusdianto, MT Dosen Penguji I Ir. Rofikatul Karimah, MT Dosen Penguji II Disetujui, Malang, Februari 2012 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Erwin Rommel, MT Ir. Yusuf Wahyudi, MT Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Sipil Ir. Khoirul Abadi, MT ii

3 SURAT PERNYATAAN Nama : Lutfie Junaidi Kurniawan Nim : Jurusan : Sipil Fakultas : Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar benarnya bahwa; 1. Tugas akhir ini dengan judul: STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG JAWA TIMUR adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain baik sebagian atau keseluruhan, kecuali secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. 2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsur unsur plagiasi, saya bersedia tugas akhir ini DIGUGURKAN dan gelar akademik yang telah saya peroleh DIBATALKAN serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku. 3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS ROYALTY NON EKSKLUSIF. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 5 Maret 2012 Yang Menyatakan, iii Lutfie Junaidi K.

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya, serta Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW yang menjadi suri tauladan dan petunjuk, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul STUDI ALTERNATIF PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN MENGGUNAKAN RANGKA BAJA PADA JEMBATAN GROBOGAN KABUPATEN LUMAJANG JAWA TIMUR. Tidak lupa penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar besarnya kepada: 1. Bapak dan Ibu Tercinta atas ketulusan dan kasih sayangnya serta doanya selama ini. 2. Kakak dan adikku yang telah mememberi dorongan dan semangat selama ini. 3. Ir. Erwin Rommel, MT. selaku Dosen Pembimbing I. 4. Ir. Yusuf Wahyudi, MT. dosen pembimbing II. 5. Ir. Khoirul Abadi, MT. selaku Ketua Jurusasn Teknik Sipil 6. Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Dosen wali dan Akademik. 7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan keterbatasan yang ada, oleh karena itu kritik dan saran sangat di harapkan demi perbaikan. Semoga bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya. Malang, 5 Maret 2012 Penulis, Lutfie Junaidi K. iv

5 ABSTRAKSI Jembatan Grobogan Kecamatan Kedungjajang Kabupaten Lumajang atau Buk panjang merupakan jembatan penghubung jalur provinsi antara Surabaya- Jember. Jembatan ini dibuat pada zaman Belanda sekitar tahun 1890 menggunakan pasangan batu bata (landas). Kondisinya saat ini sudah sangat memprihatinkan, sehingga perlu dibangun jembatan baru. Alternatif perencanaan jembatan yang sesuai dan mudah untuk saat ini adalah menggunakan rangka baja. Salah satu bentuk struktur atas jembatan yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang cukup serta ekonomis adalah bentuk Warren truss tipe Australia. Semua beban yang bekerja pada lantai kendaraan akan didistribusikan keseluruh rangka utama melalui gelagar memanjang dan melintang. Dari hasil analisa perencanaan, dimensi dari rangka utama yaitu untuk batang horisontal atas menggunakan profil WF 400 x 400 x 18 x 28, batang horisontal bawah menggunakan profil WF 400 x 400 x 16 x 24, batang diagonal tepi mengunakan profil WF 400 x 400 x 20 x 35, batang diagonal tengah menggunakan profil WF 400 x 400 x 11 x 18. Sedangkan untuk gelagar memanjang, melintang, dan portal ujung masing-masing menggunakan profil WF 450 x 200 x 9 x 14, profil plat tersusun 900 x 300 x 18 x 34, dan profil WF 500 x 300 x 11 x 18. Sambungan menggunakan baut mutu tinggi dengan diameter ¾, dan 1 inchi. Perletakan menggunakan elastomeric bearings tipe 11M (FD) TIE2 dengan kapasitas beban total sebesar 731 kips atau setara dengan ,04 kg. Kata Kunci: landas, jembatan Grobogan, rangka baja, profil WF,elastomeric bearings v

6 ABSTRACT Grobogan Bridge which is located in Kecamatan Kedungjajang, Kabupaten Lumajang or Buk Panjang is a bridge connects province line between Surabaya- Jember. The bridge was built in the Dutch period circa 1890 by using masonry. The condition is now very poor, so it is very necessary to build a new bridge. Alternative plans are appropriate, having sufficient strength, stiffness, economical,and easy for now is by using a steel frame Australian type (Warren truss). All of loads which is acting on the deck will be distributed throughout to the main frame by passing stringer and cross girder. The study result explain that, the dimensions of the main frame, top chords use WF 400 x 400 x 18 x 28, bottom chords use the WF 400 x 400 x 16 x 24, the end of diagonal chords use WF 400 x 400 x 20 x 35, diagonal chords use WF 400 x 400 x 11 x 18. for the stringer, cross girder and the end of each portal using WF 450 x 200 x 9 x 14, composed plate profile 900 x 300 x 18 x 34, and WF 500 x 300 x 11 x 18 connected by using a high quality bolt with a diameter of ¾, and 1 inch. The Bearings using elastomeric bearings type 11M (FD) with a total load capacity up to 731 kips equal to 331, kg. Keywords : Landas, Grobogan bridges, Steel frame, The WF profile, Elastomeric bearings vi

7 DAFTAR ISI Hal: HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAKSI... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xv BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Maksud dan tujuan Batasan Masalah... 3 BAB II. TEORI DASAR JEMBATAN RANGKA BAJA Deskripsi Umum Bentuk dan Tipe Jembatan Jembatan Lengkung Batu (Stone Arch Bridge) Jembatan Rangka (Truss Bridge) Jembatan Gantung (Suspension Bridge) Jembatan Beton (Concrete Bridge) Jembatan Haubans (Cable Stayed) Bagian Konstruksi Jembatan Pertimbangan Pemilihan Konstruksi Jembatan Jembatan Rangka Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia) Komponen Struktur Atas Jembatan Tipe Warren (Australia) Sandaran/Railing Lantai Kendaraan Gelagar Memanjang (Stringer) vii

8 Gelagar melintang (Cross Girder/Cross Beam) Rangka Utama/Gelagar Induk Pelat Buhul (Gusset Plate) Ikatan angin (lateral bracing) Portal Ujung Bearing, Seismic Buffer, dan Lateral Stop Perencanaan Jembatan Rangka Baja Tipe Warren (Australia) Pembebanan Aksi dan Beban Tetap Berat Sendiri (Beban Mati) Beban Mati Tambahan / Utilitas Beban Lalu Lintas Beban Lajur D Beban Truk T Faktor beban dinamis Gaya rem Pembebanan untuk pejalan kaki Aksi Lingkungan Beban angin Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan Dan Lantai Trotoar Asumsi Perencanaan Pelat Beton Bertulang Faktor Reduksi Kekuatan ( ) Kekuatan rencana dalam lentur Kekuatan minimum Tebal Minimum Pelat Lantai Tulangan Minimum Penyebaran Tulangan Untuk Pelat Lantai Perencanaan Profil Baja Teori LRFD Sifat Mekanik Baja Stabilitas Batang Tarik (Tension) viii

9 Stabilitas Batang Tekan Stabilitas Batang Lentur Perencanaan Sambungan Kekuatan Geser Desain Untuk Baut Kekuatan Tarik Desain Untuk Baut Kekuatan Tumpu Desain Untuk Baut Jarak Minimum Baut Pada Garis Transmisi Gaya Perencanaan Penampang Balok Gabungan (Komposit) Perencanaan Menurut LRFD Lebar Efektif Modulus Rasio Analisa Penampang Komposit Lendutan Shear Connector (Penghubung Geser) Detil Penghubung Geser Daya dukung Stud Kuat geser Horisontal Nominal Jumlah Stud (N) Jarak Stud (P) Perencanaan Perletakan (Bearings) BAB III. PERENCANAAN JEMBATAN RANGKA BAJA Data Perencanaan Data Umum Bangunan Data Teknis Bangunan Data Bahan Jembatan Data Pembebenan dan Berat Jenis Beban mati Beban hidup Gambar Rencana Jembatan Diagram Alir ix

10 BAB IV. PEMBAHASAN Perencanaan Pelat Beton Lantai Kendaraan Kriteria Desain Perhitungan Pembebanan pada Lantai Kendaraan Analisa statika Perhitungan Penulangan Pelat Lantai Kendaraan Gambar Penulangan Pelat pada Lantai Kendaraan Perencanaan Gelagar Perencanaan Gelagar Memanjang (Stringer) Kriteria Desain Perhitungan Pembebanan Pada Gelagar Memanjang Analisa Statika pada Gelagar Memanjang Penentuan Dimensi Profil Gelagar Memanjang Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Memanjang Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector) Gambar Hasil Perencanaan Perencanaan Gelagar Melintang (Cross Girder) Kriteria Desain Perhitungan Pembebanan pada Gelagar Melintang Analisa Statika pada Gelagar Melintang Penentuan Dimensi Profil Gelagar Melintang Perhitungan Balok Komposit pada Gelagar Melintang Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector) Gambar Hasil Perencanaan Perencanaan Rangka Batang Kriteria Desain Data Teknis Bangunan Data Bahan Jembatan Pembebanan Rangka dan Ikatan Angin Akibat Beban Mati Akibat Beban Hidup D x

11 Gaya rem Akibat Beban Angin Analisa Statika menggunakan Software Analisa Struktur Dimensi Profil Baja Rangka Utama/Gelagar Induk Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Atas Perhitungan Dimensi Profil Batang Horisontal Bawah Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tepi Perhitungan Dimensi Profil Batang Diagonal Tengah Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Atas Dimensi Profil Baja Ikatan Angin Bawah Dimensi Profil Baja Portal Ujung Perhitungan Gaya Batang yang Bekerja Aksi Kolom Aksi Balok Perencanaan Sambungan Sambungan plat buhul (Gusset Plat) Perhitungan Kebutuhan Baut Kontrol Terhadap Pelat Penyambung Sambungan Gelagar Memanjang dan Melintang Perhitungan Kuat Nominal Baut Analisa Statika Kontrol Terhadap Profil Penyambung Kontrol Kekuatan Baut Tegangan Tarik Baut Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama Perhitungan Kuat Nominal Baut Analisa Statika Kontrol Kekuatan Baut Tegangan Tarik Baut Sambungan Portal Ujung dan Rangka Utama Perhitungan Kuat Nominal Baut xi

12 Analisa Statika Kontrol Kekuatan Baut Tegangan Tarik Baut Perencanaan Perletakan Perhitungan gaya yang bekerja Dimensi Elastomer Bearings Desain Tebal Plat Landas BAB V. PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 DAFTAR TABEL Hal: Tabel 2.1. Faktor Beban Untuk Berat Sendiri Tabel 2.2. Berat Isi Untuk Beban Mati Tabel 2.3. Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan Tabel 2.4. Faktor Beban Akibat Beban Lajur D Tabel 2.5. Faktor Beban Akibat Pembebanan Truk T Tabel 2.6. Faktor Beban Akibat Gaya Rem Tabel 2.7. Faktor Beban Untuk Beban Trotoir Tabel 2.8. Faktor Beban Akibat Beban Angin Tabel 4.1. Beban Mati Pada Lantai Trotoar Tabel 4.2. Beban Mati Pada Lantai Kendaraan Tabel 4.3. Beban Hidup Pada Lantai Trotoar Tabel 4.4. Beban Hidup Pada Lantai Kendaraan Tabel 4.5. Momen Tumpuan Pada Lantai Kendaraan Tabel 4.6. Momen Lapangan Pada Lantai Kendaraan Tabel 4.7. Hasil Analisa Statika Gelagar Memanjang Tabel 4.8. Momen Total Sebelum Komposit pada Gelagar Memanjang Tabel 4.9. Momen Total Setelah Aksi Komposit pada Gelagar Memanjang.. 71 Tabel Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Memanjang Tabel Momen Inersia Penampang Komposit Tereduksi Akibat Rangkak 74 Tabel Beban D Yang Bekerja pada Gelagar Melintang Tabel Momen Total akibat Beban D pada Gelagar Melintang Tabel Gaya Geser akibat Beban Hidup saat Beban "D" Tidak Simetris.. 80 Tabel Kombinasi Momen dan Gaya Lintang sebelum Aksi Komposit.. 81 Tabel Kombinasi Momen dan Gaya Lintang setelah Aksi Komposit Tabel Lokasi Titik Berat Diukur dari Serat Bawah Profil Baja Tabel Momen Inersia Penampang Komposit Gelagar Melintang Tabel Profil Rencana Rangka Utama xiii

14 Tabel Beban Kombinasi yang Bekerja pada Rangka Tabel Kebutuhan Baut Sambungan Gelagar Induk Tabel Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Memanjang Tabel Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Memanjang dan Melintang Tabel Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Memanjang dan Melintang Tabel Kontrol Terhadap Profil Penyambung Gelagar Melintang Tabel Kontrol Kekuatan Baut a Gelagar Melintang dan Rangka Utama Tabel Kontrol Kekuatan Baut b Gelagar Melintang dan Rangka Utama. 123 Tabel Kontrol Kekuatan Baut b Portal Ujung dan Rangka Utama Tabel Pembagian Zona Gempa Di Indonesia (C) Tabel Faktor Kepentingan (I) Tabel Faktor Reduksi Gempa (R) berdasarkan Tipe Jembatan Tabel Elastomer Bearing Pad Design Spesification xiv

15 DAFTAR GAMBAR Hal: Gambar 2.1. Jembatan Lengkung Batu... 5 Gambar 2.2. Jembatan Rangka Sungai Progo-Jateng... 6 Gambar 2.3. Jembatan Gantung... 6 Gambar 2.4. Jembatan Beton... 7 Gambar 2.5. Jembatan Cabel Stayed... 7 Gambar 2.6. Tipe Rangka Batang... 9 Gambar 2.7. Konstruksi Jembatan Rangka Tipe Warren Gambar 2.8. Detail Railing Gambar 2.9. Pelat Baja Bergelombang pada Stringer Gambar Stringer Gambar Cross Girder Gambar Pelat Buhul Gambar Portal ujung Gambar End Bearing Assembly Gambar BebanLajur D Gambar Pembebanan truk T (500 KN) Gambar Faktor beban dinamis untuk BGT untuk pembebanan lajur D 22 Gambar Gaya rem per lajur 2,75 m (KBU) Gambar Regangan Dan Tegangan Penampang Persegi Beton Bertulang 26 Gambar Regangan Dan Tegangan Baja Gambar Komparasi Lendutan Balok Komposit dan Non Komposit Gambar Dimensi Lebar Efektif Balok T Gambar Diagram Tegangan Elastis Dan Garis Netral Gambar 3.1. Potongan Melintang Struktur Atas Jembatan Gambar 3.2. Tampak Memanjang Jembatan Gambar 4.1. Potongan Melintang Lantai Kendaraan Gambar 4.2. Distribusi Pembebanan Lantai Kendaraan Gambar 4.3. Penulangan Pelat Lantai Kendaraan xv

16 Gambar 4.4. Perataan Pembebanan Pada Lantai Kendaraan Gambar 4.5. Penampang Lantai Kendaraan arah Melintang Gambar 4.6. Perataan Beban Gelagar Memanjang Sebelum Komposit Gambar 4.7. Perataan Beban Hidup Gelagar Memanjang Gambar 4.8. Potongan Melintang pada Gelagar Memanjang Gambar 4.9. Distribusi Beban Mati akibat Gelagar Memanjang Gambar Distribusi Beban Hidup Gelagar Melintang Gambar Potongan Melintang pada Gelagar Melintang Gambar Tampak Memanjang Rangka Utama Gambar Distribusi Beban Mati pada Rangka Batang Gambar Distribusi BTR dan BGT pada Rangka Batang Gambar Distribusi Gaya Rem pada Rangka Batang Gambar Distribusi Beban Angin pada Rangka Batang Gambar Penomoran elemen pada Rangka Batang Gambar Distribusi Gaya Pada Portal Ujung Gambar Skema Sambungan Gelagar Memanjang Dan Melintang Gambar Skema Sambungan Gelagar Melintang Dengan Rangka Utama Gambar Skema Sambungan Portal Ujung Dengan Rangka Utama Gambar Perletakan Jembatan Gambar Detail Elastomer Rubber Bearing xvi

17 DAFTAR PUSTAKA Badan Standar Nasional. 2000A. SNI , Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangun. Badan Standar Nasional. 2000B. RSNI T , Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan. Badan Standar Nasional. 2004A. RSNI T , Pembebanan untuk Jembatan. Badan Standar Nasional. 2004B. RSNI T , Perencanaan Struktur Baja untuk Jembatan. Dipohusodo, Istimawan Struktur Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T Departemen PU RI. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Oentong,Ir Konstruksi Baja. Yogyakarta : Andi. Salmon CG, Jhonson E Struktur Baja desain dan Perilaku dengan penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 1. Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Salmon CG, Jhonson E Struktur Baja desain dan Perilaku dengan penekanan pada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ke tiga Jilid 2. Tejemahan Ir. Mc. Prihminto widodo,1996. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Setiawan, Agus Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta : Erlangga.

18 Siswoyo, Ir Perencanaan Konstruksi Komposit. Malang : UMM Struyk, H. J., Van Der Veen, KK.H.CW.1990.Jembatan. Tejemahan Ir. Mc. Soemargono. Jakarta : Pradnya Paramita. Supriyadi, Bambang Ir.Dr Jembatan. Yogyakarta : UGM. T. Segui, William.(2003), LRFD Steel Design. USA : University of Mephis, Brooks / Cole Thomsin Learning.