PERENCANAAN STRUKTUR JALAN LAYANG MASS RAPID TRANSIT (MRT) JAKARTA

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) PERENCANAAN STRUKTUR JALAN LAYANG MASS RAPID TRANSIT (MRT) JAKARTA Sibghatullah Mulsy, Prof.Dr.Ir. I Gusti Putu Raka Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya sibghatullah.mulsy@gmail.com Mass Rapid Transit (MRT) Jakarta merupakan transportasi massal bermoda kereta yang dibangun dari koridor utara-selatan dan terdiri dari 21 stasiun, dimana trase dari stasiun lebak bulus sampai stasiun sisingamangaraja merupakan jalan layang. Dalam tugas akhir ini direncanakan stuktur jalan layang yang mampu menopang kereta dengan track ganda. Jalan layang ini didesign sebagai jembatan dan menggunakan box girder sebagai struktur utama landasan kereta. Perencanaan menggunakan konstruksi statis tak tentu diatas tiga perletakan dengan panjang bentang masing-masing 35 m. Perencanaan jembatan ini dimulai dengan pengumpulan data dan literatur yang diperlukan dalam perencanaan. Perencanaan akan mengacu pada SNI T dan Standar Teknis Kereta Api Indonesia. Pada tahap awal perencanaan dilakukan preliminary desain untuk menentukan dimensi struktur utama penampang box girder berdasarkan bentang jembatan. Selanjutnya dilakukan perhitungan terhadap struktur sekunder jembatan seperti: pagar pembatas (sound barrier) yang nantinya akan berpengaruh terhadap pembebanan struktur utama jembatan. Analisa pembebanan yang terjadi diantaranya akibat: berat sendiri, beban mati tambahan, beban kereta, serta mempertimbangkan pengaruh terhadap waktu seperti creep dan kehilangan gaya prategang. Kemudian dari hasil analisa tersebut dilakukan kontrol tegangan akhir yang terjadi pada struktur box girder, perhitungan penulangan box, serta perhitungan kekuatan dan stabilitas box. Beban-beban dari struktur atas akan ditransfer ke struktur bawah sehingga desian dimensi pier dan pondasi akan mengikuti beban yang diterima. Setelah melakukan perhitungan penulangan pada pier dan pondasi dilakukan kontrol stabilitas stuktur. Hasil akhir dari perencanaan ini didapatkan bentuk dan dimensi penampang box girder, pier, dan pondasi yang sesuai beserta detail penulangannya. Serta menentukan letak tendon pada penampang yang kemudian digambarkan menggunakan program bantu Autocad. Sehingga struktur utama jembatan mampu menahan beban-beban yang bekerja pada jembatan dan didapatkan suatu struktur jembatan yang aman. Gambar Potongan memanjang I. PENDAHULUAN Struktur jalan layang menggunakan box girder berbentuk trapesium. Manfaat utama box girder adalah momen inersia yang tinggi dalam kombinasi dengan berat sendiri yang relatif ringan, karena adanya rongga ditengah penampang sehingga sangat cocok digunakan untuk struktur dengan bentang yang panjang. Beton box girder umumnya dipadukan dengan sistem pratekan dimana struktur akan selalu bersifat elastik karena beton tidak pernah mencapai tegangan tarik dan tendon tak pernah mencapai titik plastisnya. A. Precast Segmental Box Girder Precast segmental box girder adalah salah satu perkembangan penting dalam pelaksanaan konstruksi jembatan yang tergolong baru dalam beberapa tahun terakhir. Berbeda dengan sistem konstruksi monolit, sebuah jembatan segmental box girder terdiri dari segmen-segmen pracetak maupun cor ditempat yang dipratekan bersamasama oleh tendon (Prof. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002)[3]. 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 (Gambar II.1), diantaranya pier segment, deviator segment dan standart segment (Prof. Dr.-Ing. G. Rombach, 2002)[3]: Gambar Potongan melintang Gambar Tipe Segmen Box Girder

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) B. 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 dari pada lendutan pada balok sederhana (diatas dua tumpuan) (T.Y Lin dan Ned H. Burn, 1988)[2]. Kontinuitas pada konstruksi beton prategang dicapai dengan memakai kabel-kabel melengkung atau lurus yang menerus sepanjang beberapa bentangan. C. Metode Konstruksi Dalam buku berjudul Prestressed Concrete Segmental Bridges[4], untuk pelaksanaan metode kantilever membutuhkan adanya tendon-tendon yang berfungsi sebagai penompang setiap segmen Box Girder. Tendon yang digunakan terdiri dari dua jenis yaitu cantilever tendons dan continuity tendons. Layout tendon dapat dilihat pada Gambar II.4. Gambar Tendon layout (a) Cantilever tendon (b) Continuity tendon Beberapa metode pelaksanaan konstruksi yang bisadilakukan dalam pembangunan jembatan ini antara lain adalah Metode Falsework Metode Kantilever (Balanced Cantilever) II. METODOLOGI Metodologi dari pengerjaan tugas akhir ini dapat dilihat pada bagan berikut ini. A. Perencanaan Strutur Atas III. ANALISA STRUKTUR Data Perencaan Fungsi jalan : Rel kereta double track Lokasi jalan : Jl. Fatmawati Jakarta Tipe jembatan: Precast segmental box girder dengan menggunakan struktur beton pratekan tipe single box. Panjang total : 105 m, terdiri dari 3 bentang dengan panjang bentang masing-masing 35 m. Metode pelaksanaan : Dengan metode Balance Cantilever Using Launching Gantry Lebar total jembatan : 9,4 m. Data Bahan Kuat tekan beton prategang (fc ) = 60 MPa Kuat tekan beton untuk struktur sekunder (fc ) = 30 MPa Mutu baja yang digunakan untuk penulangan box girder adalah baja mutu (f y) = 400 MPa. Mutu baja yang digunakan untuk penulangan struktur sekunder adalah baja mutu (f y) = 240 MPa.

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Dalam perencanaan ini akan digunakan jenis kabel dan angkur ASTM A Grade 270 dengan diameter Ø15,2 mm. B. Preliminari Design Profil box girder : bentang 35 meter Tinggi taksiran : 2 meter Gambar detail penempatan tendon pada join 12 Gambar Dimensi Penampang Box Girder Lebar : B1 = 4.40 m Tinggi : T1 = 0.25 m B2 = 0.40 m T2 = 0.22 m B3 = 2.10 m T3 = 1.00 m B4 = 0.36 m T4 = 0.28 m B5 = 0.85 m T5 = 0.25 m B6 = 0.26 m C. Perhitungan Momen dan Perencanaan Tendon Prategang Perencanaan Tendon Kantilefer (Tahap 1) Tendon kantilefer dihitung berdasarkan momen yang didapat akibat berat sendiri box girder. Pada perencanaan jalan layang ini sistem kantilefer direncanakan untuk dua tumpuan tengan sedangkan untuk tupuan ujung menggunakan sistem falsework. Gambar Pembagian Tahap Pemasangan Tendon Kantilefer Detail penempatan tendon box girder masing-masing join dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar detail penempatan tendon pada join 13 Gambar detail penempatan tendon pada join 14 Gambar detail penempatan tendon pada join 15 Perencanaan Tendon Bentang Menerus (Tahap 2) Pada tahap 2 ini jembatan mendapat beban tambahan berupa beban mati tambahan seperti bantalan, rel, lapisan beton babat dan pagar, serta beban air hujan. Selain itu juga akan mendapat beban kereta. Gambar Grafik Momen Akibat Beban Mati Gambar detail penempatan tendon pada join 9 Gambar detail penempatan tendon pada join 10 Permodelan Kombinasi Beban Hidup Gambar detail penempatan tendon pada join 11 Gambar Grafik Momen Envlope 1

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Gambar Grafik Momen Envlope 2 Gambar Grafik Momen Envlope 3 D. Kehilangan Gaya Prategang Kehilangan gaya prategang total yang terjadi baik pada tahap kantilefer maupun tahap layan dapat dilihat pada table berikut ini Tabel Persentasi Kehilangan Total Pada Tahap Kantilefer Joint Loss (%) Gambar Grafik Momen Envlope 4 Tabel Persentasi Kehilangan Total Pada Tahap Kantilefer Joint Loss (%) 15/ / Joint Gambar Grafik Momen Kombinasi M TT (Nmm) e (mm) F (N) Jenis Tendon Jumlah tendon F (N) sesuai VSL F (N) kumulatif Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc E. Penuulangan Box Girder Penulangan pada box girder dapat dilihat pada table berikut ini Tabel kebutuhan tulangan box girder Tul utama Tul. bagi Pelat atas D D Pelat badan D D Tul.geser 4 D F. Perencanaan Shear Key Pada Join Antar Segmen Perencanaan joint pada balok segmental diambil sebagai contoh adalah pada joint 12 yang menghubungkan segmen 10 dan11. Dengan data sebagai berikut: H = 2000 mm ya = 728 mm yb = 1272 mm A = mm 2 I = 2, mm 4 Dimensi masing-masing bidang geser adalah sebagai berikut Pada sayap = 170 cm 15 cm Pada badan atas = 390 cm 15 cm Pada badan bawah= 315 cm 15 cm Luasan beton yang memikul geser (Ac) pada sambungan : Ac =(35cm 20cm 12)+ ( )+(390 15)+(315 15) = cm 2 = mm 2 Gambar Letak Pengunci Antar Segmen

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) A. Analisa Gempa IV. ANALISA STRUKTUR BAWAH Nilai Spektra Percepatan Ss dan S1 Ss = g S 1 = g 0.65 g 0.25 g Penentuan Nilai Koefisien SD, Fa, Fv SDs dan SD1 Kelas situs = SD (Tanah Sedang) Koefisien Fa = 1.28 Koefisien Fv = 1.9 SDs = 1.28 SD1 = Waktu Getar Alami Fundamental (T) Menurut SNI T C u T a Hasil dari perhitungan SAP dan perhitungan yang disesuaikan SNI didapat hasil 0,34 < 0,375 ( OK ). Sehingga batasan yang tercantum dalam SNI terpenuhi. Kontrol Drift Untuk kontrol drift dirumuskan sebagai berikut: B. Perencanaan Pier x 0, 02h 0,0371 0,11..OK Data umum Detail perencanaan dimensi pier dapat dilihat pada gambar berikut Gambar dimensi Pier Dimensi : 800 / 1000 mm Tinggi kolom : 5500 mm Tebal decking (d ) : 40 mm Diameter tulangan (D) : 29 mm Diameter sengkang (D) : 10 mm Mutu tulangan (fy) : 390 Mpa Mutu sengkang (fy) : 390 Mpa Mutu beton (fc ) : 40 Mpa Perencanaan tulangan Perhitungan tulangan menggunakan bantuan program PCACol dengan hasil sebagai berikut Gambar Out put rasio tulanga dari PCACol Kebutuhan keseluruhan tulangan pada pier dapat dilihat pada table berikut ini. Tabel kebutuhan tulangan pier Tul.Geser Kolom D (2kaki) Tul.Lentur Pier Head 26D29 Tul.Geser Pier Head D (2kaki) V. PERENCANAAN PONDASI A. Data Perencanaan Tiang Pancang Diameter = 600 mm Tebal = 100 mm Kelas = A1 Allowable axial = ton Bending momen crack = 17 tm Bending momen ultimate = 25.5 tm B. Daya Dukung Tiang Pancang Daya dukung tiang pancang dapat dilihat pada table berikut ini Tabel Perhitungan Daya DUkung Tiang Pancang DEPTH Jenis K Q P Q S Q L P ijin N ( m ) Tanah SPT Ň P Ň ŇS ( t / m 2 S / 3 ) ( ton ) ( ton ) ( ton ) ( ton ) Silt Silty Clay Sandy Clay C. Perencanaan Poer Jumlah tiang pancang yang digunakan untuk menopang 1 kolom jembatan sebanyak 4 buah dengan konfigurasi pemasangan sebagai berikut

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Gambar Konfigurasi Pemasangan Tiang Pancang Adapun spesidikasi bahan dan dimensi poer yang digunakan adalah sebagai berikut Dimensi Poer = 3300 x 3300 mm 2 Dimensi kolom = 1000 x 800 mm 2 Mutu beton (f c) = 40 Mpa Mutu baja (fy) = 390 Mpa Diameter tulangan = 29 mm Selimut beton = 75 mm Tinggi efektif (d) : d = ½ x 28 = 1133 mm Tulangan Lentur pakai = D Jarak antar tiang pancang = 150 cm Jarak tiang pancang ke tepi = 90 cm D. Penulangan Poer Kebutuhan tulangan Poer dapat dilihat pada table berikut ini Tabel Kebutuhan Tulangan Poer Tul.Lentur Poer 7D Tul.Geser Poer D A. Kesimpulan VI. PENUTUP 1. Tegangan yang terjadi dikontrol sesuai urutan erection yaitu kontrol tegangan akibat tahap kantilefer yang semuanya telah sesuai dengan syarat tegangan saat transfer yaitu 23,4 MPa dan tekan tarik 0 MPa. Kemudian dilakukan kontrol tegangan akibat beban mati tambahan dan beban lalu lintas pada semua kombinasi pembebanan, serta akibat kehilangan pratekan, yang semuanya sesuai dengan syarat tegangan saat service yaitu 27 MPa dan tekan tarik 0 MPa. 2. Perhitungan kekuatan dan stabilitas yaitu kontrol momen retak dan kontrol lendutan telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan. Untuk kontrol torsi tidak diperlukan tulangan torsi. 3. Lendutan yang terjadi dikontrol pada dua kondisi yaitu saat transfer pada saat beban yang berpengaruh adalah beban mati dan gaya pratekan tendon kantilefer, serta pada saat service yaitu saat beban yang berpengaruh adalah beban mati tambahan, beban hidup, dan gaya pratekan tendon kantilefer dan tendon menerus, serta kehilangan pratekan telah terjadi pada struktur jembatan. 4. Perhitungan geser didasarkan pada retak geser badan (V cw) dan retak geser miring (V ci). Hasil perhitungan V cw dan V ci dibandingkan yang paling menentukan untuk perencanaan tulangan geser. B. Saran 1. Penggunaan metode pelaksanaan dengan alat launching gantry sebaiknya dicek pengaruhnya terhadap struktur jembatan. Besarnya pengaruh tersebut dalam memberikan tambahan beban pada struktur jembatan perlu diketahui secara pasti. 2. Kontrol tegangan dan analisa yang didapatkan sebaiknya dicek terhadap berbagai jenis kombinasi pembebanan yang sesuai dengan kenyataan di lapangan. DAFTAR PUSTAKA [1] Badan Standardisasi Nasional. SNI Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. [2] Badan Standardisasi Nasional. SNI T Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan. [3] Badan Standardisasi Nasional. RSNI X. Perencanaan Jembatan terhadap Beban Gempa. [4] Departemen Perhubungan Direktorat Jendral Perkeretaapian Standar Teknis Kereta Api Indonesia untuk Stuktur Beton dan Pondasi. [5] Lin, T.Y., dan Ned H.Burns Desain Struktur Beton Prategang. Edisi ke 3. Jilid 1. Diterjemahkan oleh: Daniel Indrawan M.C.E. Jakarta: Erlangga. [6] Podolny JR, Walter, dan Muller, Jean.M Construction and Design of Prestressed Concrete Segmental Bridges. United States: John Wiley and Sons, Inc. [7] Raju, N. Krishna Beton Prategang. Edisi ke 2. Diterjemahkan oleh: Ir. Suryadi. Jakarta: Erlangga. [8] Robert Benaim The Design of Prestessed Concrete Bridge Concepts and Principles. London: Taylor & Francis Group [9] Rombach, Prof. Dr.-Ing. G Precast segmental box girder bridges with external prestressing: Design and Construction. Technical University, Hamburg - Harburg, Germany (Feb)