JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

Transkripsi

1 PERENCANAAN JEBATAN GRINDULU KABUPATEN PACITAN DENGAN BOX GIRDER PRESTRESSED SEGENTAL SISTE KANTILEVER Dimas Eka Budi Prasetio ( ) Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka, DEA. ( ), Dr. Ir. Djoko Untung, DEA. ( ) Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perenanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Sukolilo, Surabaya, raka@e.its.a.id & djoko@e.its.a.id ABSTRAK Perenanaan Jembatan Grindulu di Kabupaten Paitan, Jawa Timur ini diranang dengan beton box girder pratekan memiliki bentang keseluruhan 180 meter yang dibagi menjadi 3 be ntang yang berdiri pada 2 abutment dan 2 pi lar dengan panjang 40 meter, 100 meter, 40 meter, serta direnanakan lebar jembatan 13 meter sudah termasuk kerb. Pada metode konstruksi digunakan sistem kantilever menggunakan form traveler dengan pengeoran in-situ pada setiap segmen-segmennya dalam pengerjaannya. Selain itu dengan mempertimbangkan medan yang ukup sulit. Perenanaan ini dimulai dengan pengumpulan datadata teknis yang diperlukan dalam perenanaan, seperti data : tanah, hidrologi, transportasi. Kemudian dilanjutkan dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perenanaan, pembahasan, dan dasar-dasar perenanaan yang mengau pada peraturan perenanaan jembatan RSNI T dan SNI T Setelah itu barulah dilakukan preliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi utama jembatan. Pada tahap awal perenanaan dilakukan perhitungan terhadap struktur sekunder jembatan seperti : pagar pembatas, dan trotoar yang nantinya akan digunakan untuk analisa beban yang terjadi. Analisa beban yang terjadi seperti : analisa berat sendiri, beban mati tambahan, beban lalu lintas, dan analisa pengaruh waktu seperti reep dan kehilangan gaya prategang. Kemudian dari hasil analisa tersebut dilakukan kontrol tegangan yang terjadi pada struktur, perhitungan penulangan box, perhitungan kekuatan dan stabilitas struktur, dan tahap yang terakhir dari perenanaan ini adalah perenanaan perletakan. Akhir dari perenanaan ini adalah didapat bentuk dan dimensi penampang box girder dengan menggunakan sistem kantilever menggunakan launhing gantry sebagai metode pelaksanaan dan direnanakan menggunakan zona gempa zona 5 (lima) yang mampu menahan beban-beban tersebut sehingga didapatkan desain struktur jembatan yang aman. Perenanaan ini juga harus memenuhi peraturan mengenai bangunan tahan gempa, seperti SNI T , SNI T ,Pedoman perenanaan jembatan SKBI DPU, serta aturan mengenai beton pratekan yang sesuai dengan konsep jembatan box girder pratekan. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jembatan Grindulu dibangun untuk menghubungkan jalan yang terputus oleh sungai Grindulu yang terletak di kabupaten Paitan. Kabupaten Paitan termasuk dalam renana pembangunan jalan nasional Lintas Selatan provinsi Jawa Timur. Sebagai upaya menyeimbangkan pertumbuhan antara kawasan pantai utara Pulau Jawa dan pantai selatan Pulau Jawa serta untuk menghadapi tantangan kepadatan jalur pantura Jawa akibat kegiatan interaksi sosial dan ekonomi salah satunya adalah dengan memaksimalkan pembangunan infrastruktur pada jalan lintas selatan. Jalan lintas selatan provinsi Jawa Timur bagian selatan direnanakan untuk menghubungkan 4 pr ovinsi lainnya di Pulau Jawa, yaitu Provinsi Banten, Jawa Barat, Jawa Tengah, dan Daerah Istimewa Yogyakarta (Ir. Taufik Widjojono, S. Direktorat Bina arga, 2008). 1.2 Perumusan asalah Rumusan masalah, antara lain : 1. Bagaimana merenanakan dimensi dan menganalisa kekuatan box girder? 2 Bagaimana metode pelaksanaan dari box girder prestressed segmental dengan sistem kantilever? 3 Bagaimana merenanakan Struktur bagian bawah? 1.3 Batasan asalah Batasan masalah tugas akhir ini, antara lain : 1. Teknik pelaksanaan dibahas hanya seara umum. 2. Tidak merenanakan perletakan 3. Tidak merenanakan perkerasan dan desain (oprit). 4. Tidak meninjau Beban akibat aliran air, benda hanyutan dan tumbukan pada pilar jembatan. 5. Tidak meninjau souring pada profil sungai. 6. Tidak meninjau permasalahan akibat temperature. 7. Tidak merenanakan differential settlement 8. Tidak menganalisa biaya konstruksi dan waktu pelaksanaan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 etode Eretion di Lapangan Dalam tugas akhir ini dipilih metode kantilever menggunakan launhing gantry. Pada sistem ini balok jembatan dipasang balok preast tiap segmen demi segmen sebagai kantilever di kedua sisi agar saling mengimbangi (balane) atau satu sisi dengan pengimbang balok beton yang sudah dilaksanakan lebih dahulu.. Gambar 2.6 Sistem launhing gantry (Sumber : VSLID) 2.9 Perenanaan Pier dan Pondasi Langkah-langkah yang dikerjakan dalam perenanaan struktur tersebut adalah : 1. enghitung beban total dari struktur atas 2. erenanakan Dimensi Pier 3. enari daya dukung tanah 4. enentukan jenis pondasi yang akan digunakan. 5. enentukan efisiensi dari pondasi grup tiang panang 6. erenanakan pile ap

2 2.10 Peraturan Struktur Peraturan Perenanaan Teknik Jembatan RSNI T dan SNI T Tabel VSL (Penyedia Jasa Prestressed Conrete) Pedoman perenanaan pembebanan jembatan jalan raya SKBI Departemen Pekerjaan Umum BAB III ETODOLOGI START ENGUPULKAN DATA DAN LITERATUR YANG BERKAITAN DENGAN PERENCANAAN : Data umum kondisi lapangan, elevasi dan data gempa Data Gambar Buku dan Literatur yang berkaitan Peraturan yang berkaitan PRELIINERY DESAIN : Penentuan tinggi penampang box Penentuan lebar melintang box Penentuan efisien penampang box Penentuan panjang segmen box girder Penentuan Layout kabel tendon dengan jumlah kabel prestress etode yang digunakan dalam pelaksanaan ERENCANAKAN DIENSI STRUKTUR SEKUNDER : Desain pelat lantai kendaraan Desain Trotoar Desain pagar ANALISA PEBEBANAN : Data perenanaan jembatan Dasar pembebanan struktur Input pembebanan struktur utama Beban mati struktur utama Beban hidup struktur utama Beban angin struktur utama Beban gempa struktur utama Dipakai 4Ø10 (A s pakai = 314 mm 2 ) Sengkang praktis Ø8 150 (334,93 mm 2 ) Trotoar direnanakan : Lebar : 80 m Tebal : 25 m (diletakkan di atas lantai kendaraan) Kerb Dipakai 10Ø12 (A s pakai = 1130,4 mm 2 ) Tulangan sengkang praktis D (1326,65 mm 2 ) Kontrol Geser Ponds NOT OK BAB IV PEBAHASAN 4.1 Preliminery ANALISA STRUKTUR UTAA JEBATAN : Desain Box Girder Pratekan Analisa tegangan terhadap berat sendiri, beban mati tambahan dan beban hidup Perhitungan gaya pratekan awal Perhitungan kehilangan gaya pratekan Perhitungan Penampang emanjang dan elintang Analisa struktur Jembatan (menggunakan SAP 2000) KONTROL KEKUATAN DAN KESTABILAN : Kontrol analisa tegangan akhir Kontrol momen retak Kontrol momen batas Kontrol Torsi Kontrol Geser Kontrol Lendutan Struktur Sekunder Tiang Sandaran A OK A PENULANGAN BOX DESAIN PERLETAKAN erenanakan Abutment dan Pondasi enuangkan hasil perhitungan dalam bentuk laporan dan gambar REALISASI PELAKSANAAN FINISH Gaya Geser (Vn) < Kapasitas Geser (V u ) 2632,5 Kg< 0,7 X ,231 Kg 2632,5 Kg<10735,362 Kg (OK) Analisa Pembebanan Berat ati Sendiri Berat sendiri Box Girder tiap segmen = 410,652 KN/m Beban mati Tambahan o Berat Lapisan aspal (surfae) = 28,6 KN/m o Berat Trotoar = 12 KN/m o Berat Kerb = 24 KN/m o Berat tiang sandaran = 0,33 KN/m o Berat air hujan (5 m) = 6,5 KN/m + Total beban mati tambahan = 64,93KN/m Beban renana terbagi rata(btr) o Untuk penyebaran gaya arah melintang L = 100 m Sepanjang 11,5 m Jadi UDL = 71,6625 Kn/m yang bekerja merata sepanjang 100 m o Untuk penyebaran gaya arah melintang L = 40 m Sepanjang 11,5 m Jadi UDL = 96,46875 Kn/m yang bekerja merata sepanjang 40 m Beban renana garis terpusat (BGT)

3 Besarnya beban BGT = 49 kn/m BGT = 780,325 KN yang bekerja merata sepanjang 180 m. 4.2 Tahap Kantilever aka Tendon menerus direnanakan Sesuai Tabel VSL strand 15,2mm, dipakai Jenis Tendon type s dengan F = KN dan memakai 2 tendon Pemilihan Angkur Dead End Digunakan angkur mati yang disesuaikan dengan jenis tendon menerus. Gambar Tendon Kantilever Perhitungan pada pemasangan segmen 11 dan 14 : Digunakan tendon strand seven wires stress relieved : Diameter = 15,2 mm Luas nominal (A s ) = 143,3 mm 2 odulus elastisitas (Es) = Pa Kontrol tegangan akibat tendon pada joint 3: Serat atas Fo Fo e ya G ya f o = + = 0,585 Pa (tekan) < tarik = 0pa....OK Serat bawah f o = Fo Fo e yb G yb + = 0,021 Pa (tekan) < tekan = -23,4 Pa..OK Gambar Diagram Tegangan joint kantilefer (Pa) 4.3 Tahap Servie Gambar letak eksentrisitas tendon Kontrol Tendon enerus Diambil ontoh untuk perhitungan pada x=10 meter dengan kombinasi pembebanan 1 : Serat atas F y f o enerus = o Fo e ya 6 a + = 0,871Pa (tekan) f o total = f o enerus + f o Kantilever = -19,297 < tarik = 0 Pa.OK Serat bawah f o = Fo Fo e yb 6 yb + = 0,627 Pa (tekan) f o total = f o enerus + f o Kantilever = -0,627Pa + -2,482 = = -3,109 Pa < tekan 27 Pa..OK A B C D Gambar Dimensi dan detail Angkur mati 4.4 Kehilangan Prategang Perpendekan Elastik Beton Kehilangan prategang akibat perpendekan elasti beton dihitung : Es ES = K.. Ei ES f ir Contoh Perhitungan, saat x = 8 meter pada tendon kantilever 21,161 %Loss =.100% = 1,466% 0,7x 1862, Akibat Gesekan Kabel (Wooble Effet) Kehilangan prategang akibat Gesekan terhadap kabel dihitung : F x = F 0 x e -μα+kl Contoh perhitungan saat x = 8 meter pada tendon kantilever % Loss = 2,30 % Akibat Slip Angker Kehilangan prategang akibat Slip Angker dihitung : Δ = 2 0. µ. α. x ; x =. K + L Es d. µ. α 0 ( ) K + L % Loss = Dimensi 700 mm 550 mm 1200 mm 150 mm = 2, , 5 = 0,184 % Akibat Rangkak Beton Kehilangan prategang akibat rangkak beton dihitung : Es CR = Kr..( fir fds) E %Loss = 2,255 % Akibat Susut Beton Kehilangan prategang akibat susut beton dihitung : 6 SH = V 8,2x10. K SH. Es. 1 0,0236.(100 RH ) S %Loss = 0,005 % Nilai kehilangan Susut Beton pada tendon kantilever maupun tendon menerus adalah sama.

4 4.4.6 Akibat Relaksasi Baja Kehilangan prategang akibat relaksasi baja dihitung : RE = (KRE J(SH + CR + ES) x C % Loss = 6,12 % Kontrol Tegangan setelah kehilangan % Loss = ( SH + CR + ES + RE).100% 0,7 f PU f eff = 100 % Loss. F0 100 f eff = ,305 N Serat Atas : F Fo. e.. f = + f = -8,925 Pa < tekan, OK Serat Bawah : F Fo. e.. f = + f = 0, Pa < tarik, OK 4.5 Penulangan Utama (Tulangan Lentur) omen maksimum yang terjadi pada permodelan jembatan : Flens atas U1 = N.mm Flens bawah U2 = N.mm Flens tegak U3 = N.mm Gambar penulangan Lentur pada penampang 4.6 Perenanaan Tulangan Geser Gambar Bidang geser akibat beban kombinasi maksimum Pada prestressed onrete, retak-retak yang mungkin terjadi berupa retakan miring akibat lentur atau akibat tegangan tarik utama (retak pada badan). Perenanaan kekuatan geser harus di tinjau pada dua jenis mekanisme retak sebagai berikut : Retak akibat geseran pada badan penampang (V w ) Retak miring akibat lentur (V i ) Prosedur perenanaan perhitungan geser adalah sebuah analisa untuk menentukan kekuatan geser beton (v ) yang dibandingkan terhadap tegangan geser batas pada penampang yang ditinjau (v u ). Gambar Retak akibat tegangan geser perhitungan diambil pada joint 26: Pada joint ini dilewati dua tendon yaitu 2S dan 5S V p(11) = ( F (9S) Slope (9S) )+( F (10S) Slope (10S) ) = N V u = N (dari hasil analisa struktur dengan SAP) V u = V u + Vp(26) = ( ) = N a. Perhitungan gaya geser pada tahap servie Contoh perhitungan diambil pada x = 30 m: Pada joint ini dilewati tendon tumpuan (42S). V p(x=30m) = ( F (42S) 2 Slope (42S) ) = N V u (x=30m) = N (dari hasil analisa struktur dengan SAP) V u = V u ( x= 30m) + V p( x= 30m) = N Perhitungan kemampuan retak geser pada badan di dekat tumpuan (V w ). Diambil ontoh perhitungan pada joint 12 : V p = N V w = { 0,3 ( f + f p ) bw d} + V p = N Perhitungan kemampuan retak geser terlentur pada tengah bentang (V i ). Contoh perhitungan pada x = 20 m: V i = f V f L r b + + w d Vd bw d 20 max 7 = N ,21 N Not OK aka memerlukan tulangan geser Perhitungan Tulangan Geser a. Gaya geser yang harus dipikul oleh tulangan geser Contoh perhitungan pada x= 20 m : Vu = ,215 N Vn = /0,7 = N Vs = Vn - V = N b. Perenanaan jarak tulangan (S) dan diameter tulangan Data perenanaan (ontoh perhitungan pada joint 15): dipakai A v = mm 2. Dipakai tulangan geser 6 D Kontrol momen retak pada saat pemasangan tendon kantilefer. dalam hal ini adalah joint 27. Berikut adalah ontoh perhitungannya : r > u ,46 Nmm > Nmm OK Kontrol momen retak pada saat servie dan telah menjadi struktur statis tak tentu. Untuk kontrol pada tahap servie yang dilakukan pada daerah lapangan, yang mengalami momen terbesar adalah pada tengah bentang pada joint 27. Berikut adalah ontoh perhitungannya : r > u Nmm > Nmm... OK

5 Sedangkan untuk kontrol pada tahap servie yang dilakukan pada daerah tumpuan, yang mengalami momen terbesar yaitu joint 12. Berikut adalah ontoh perhitungannya : r > u Nmm > Nmm. OK Torsi ijin Tulangan puntir tidak diperlukan apabila : Tu < 0,25 (SNI T persamaan.5.4-2) φt r T r T u ijin = φ 0, 25 = 0, ,9 0,25 = N.mm Syarat : T u ijin < T u N.mm < N.mm OK Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa tidak diperlukan adanya tulangan torsi omen Batas omen tahanan batas untuk bentang tengah (joint 12) pada saat servie adalah sebagai berikut : ρ p f ps ω p = 0,3 f = 0,0221 0, 3. OK T p = A ps f ps = ,43 = N 1) Keseimbangan statik aksial u >.max Nmm > Nmm OK 4.7 Perenanaan shear key pada joint antar segmen Perenanaan joint pada balok segmental diambil sebagai ontoh adalah pada joint 12 yang menghubungkan segmen 11 dan 12 Pada sayap = 170 m 15 m Pada badan atas = 390 m 15 m Pada badan bawah = 315 m 15 m omen (u) yang terjadi pada joint 12 pada saat servie adalah: n = Nmm Gaya Prategang (F) yang bekerja pada joint 12 adalah : F = ,3 N Perhitungan tegangan di titik 1 : F n ya 1 = A I = 2,511 Pa (tekan) Tegangan di titik 2 : F n ya 2 = A I = 3,558 Pa (tekan) Kontrol tegangan geser : Titik 1 : = 2,51 + 1,39 = -1,25 Pa < 3,873 Pa OK t1.1 = 2,51 1,39 = -3,77 Pa < 27 Pa... OK t12 Titik 2 : t 2 = 2,51 + 1,874 = -0,637 Pa < 3,873 P OK.1 = 2,51 1,874 = 4,385 Pa < 27 Pa OK t Kontrol Lendutan Dari hasil analisa dengan program SAP didapat lendutan maximum pada saat servie yaitu sebesar 98.1 mm. < servie ijin L < servie ,1 mm < ,1 mm < 125 mm. OK Persyaratan Lendutan emenuhi. 4.9 Struktur Bangunan Bawah Gambar Letak penguni joint antar segemen Gambar Potongan A-A Gaya geser (Vu) yang bekerja pada joint 12 pada saat servie adalah : Vn = ,7 N STRUKTUR ATAS STRUKTUR BAWAH PRESTRESS BOX GIRDER PIER HEAD KOLO PIER PERSEGI PILE CAP PONDASI BORE PILE Dari hasil perhitungan didapat : Penulangan Pier Head f = 60 pa f = 30 pa Balok Pier Kolom Pier Notasi (m) Notasi (m) Notasi (m) Notasi (m) b1 3 h1 1 b2 2 L 5.5 b2 2 h2 1 Tinggi Pier = 9.5 m L1 2.3 Lp 6.6 Pile-ap Notasi (m) Notasi (m) hp 1 Bx 10 ht 2 By 12

6 Tulangan Pier = 84 D32 Tulangan tekan Pier = 42 D Penulangan Kolom Pier Tulangan Kolom = 84 D Penulangan Poer/ Pile Cap Tulangan Poer = 384 D32 Jarak antar tul. = Ø32 100,, 3.9 etode Balane Cantilever dengan Launhing Gantry etode ini menggunakan beton preast (fabrikasi). Pada metode ini digunakan launher. Berikut langkah-langkah pelaksanaan Sistem Kantilever menggunakan launher (Asiyanto, 2005) : a. Selesaikan terlebih dahulu bagian abutmen dan pilar jembatan. b. Pemasangan segmen dengan ara preast menggunakan launher dan peranah.. Dilakukan pemasangan segmen seara bertahap, yang sementara ditahan dengan peranah. d. Setelah kekuatan beton ukup, dilakukan stressing pada tendon kantilever pada segmen tersebut untuk mengimbangi berat sendiri box girder pada saat pelaksanaan dengan bantuan tendon temporary. e. Dilakukan pada bagian yang sama atau dapat dilakukan bersamaan saat dilakukan pada sisi yang lainnya. f. Dilakukan penyambungan or pada tengah bentang. 5.1 Ringkasan 1. Tegangan yang terjadi dikontrol sesuai urutan pelaksanaan yang disyaratkan SNI T yaitu kontrol tegangan akibat tahap kantilefer yang semuanya telah sesuai dengan syarat tegangan saat tekan < tarik transfer yaitu 23,4 Pa dan 0 Pa. 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 servie yaitu tarik > tekan < > 27 Pa dan 0 Pa. 2. Kontrol kekuatan dan stabilitas terhadap momen retak, momen batas dan lendutan telah memenuhi syarat yang ditetapkan. dan kontrol torsi tidak diperlukan tulangan torsi. 3. Lendutan yang terjadi dikontrol pada beberapa kondisi yaitu saat transfer pada saat beban yang berpengaruh adalah beban mati dan gaya pratekan akibat tendon kantilefer, serta pada saat servie pada saat beban yang berpengaruh adalah beban mati tambahan, beban hidup, dan gaya pratekan tendon kantilefer dan tendon menerus, serta kehilangan pratekan yang telah terjadi pada tendon kantilefer maupun menerus. 4. Perhitungan geser didasarkan pada retak geser badan (V w ) dan retak geser miring (V i ). Hasil perhitungan V w dan V i dibandingkan yang paling menentukan untuk perenanaan tulangan geser. 5.2 Saran 1. Penggunaan metode pelaksanaan dengan alat launhing gantry sebaiknya diek pengaruhnya terhadap struktur jembatan. Besarnya pengaruh tersebut dalam memberikan tambahan beban pada struktur jembatan perlu diketahui seara pasti. 2. Kontrol tegangan dan analisa yang didapatkan sebaiknya diek terhadap berbagai jenis kombinasi pembebanan yang sesuai dengan kenyataan di lapangan. DAFTAR PUSTAKA [1] Badan Standardisasi Nasional Perenanaan Struktur Beton untuk Jembatan (SNI T ), 2004 [2] Badan Standardisasi Nasional. Standar Peraturan Pembebanan untuk Jembatan (RSNI T ), [3] Departemen Pekerjaan Umum Bina arga, Bridge anagement System (BS) Peraturan Perenanaan Teknik Jembatan, 1992 [4] Lin Ned, T.Y., dan Burns, N.H., Desain Struktur Beton Prategang Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta. [5] Nawy, Edward G, 2001 Prestressed Conrete : A Fundamental Approah, 2nd Edition, Prentie Hall, New Jersey. [6] Purnowo, Rahmat., Perenanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Surabaya: ITS Press. [7] Sigit Sidharta, Ananta., odul ekanika Teknik Statis Tak Tentu, Fakultas Teknik Sipil dan Perenanaan, Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. [8] Supartono, F.X, Jembatan Segmental Beton Pratekan dengan Cara Kantilever, Short Course Perenanaan dan Teknologi Konstruksi Jembatan, Semarang. [9] Budi Adi, Andri, Desain Praktis Beton Prategang, Jakarta [10] Tabel VSL Indonesia [11] aterikulasi Pondasi Dalam