ANALISA PENGARUH KOROSI PADA GIRDER TERHADAP PERUBAHAN KAPASITAS PENAMPANG DAN FREKUENSI ALAMIAH JEMBATAN KOMPOSIT (BAJA-BETON) SKRIPSI OLEH

Transkripsi

1 ANALISA PENGARUH KOROSI PADA GIRDER TERHADAP PERUBAHAN KAPASITAS PENAMPANG DAN FREKUENSI ALAMIAH JEMBATAN KOMPOSIT (BAJA-BETON) SKRIPSI OLEH Lintang Adi Mahargya UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA 2012

2 ANALISA PENGARUH KOROSI PADA GIRDER TERHADAP PERUBAHAN KAPASITAS PENAMPANG DAN FREKUENSI ALAMIAH JEMBATAN KOMPOSIT (BAJA-BETON) SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada Jurusan Teknik Sipil Jenjang Pendidikan Strata-1 OLEH Lintang Adi Mahargya UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA 2012

3 ANALISA PENGARUH KOROSI PADA GIRDER TERHADAP PERUBAHAN KAPASITAS PENAMPANG DAN FREKUENSI ALAMIAH JEMBATAN KOMPOSIT (BAJA-BETON) SKRIPSI Oleh Lintang Adi Mahargya Disetujui: Pembimbing Ir Made Suangga MT., D.Eng D2650 UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA 2012

4 PERNYATAAN Dengan ini saya, Nama : Lintang Adi Mahargya NIM : Judul skripsi : Analisa Pengaruh Korosi Pada Girder Terhadap Perubahan Kapasitas Penampang Dan Frekuensi Alamiah Jembatan Komposit (Baja-Beton) Memberikan kepada Universitas Bina Nusantara hak non-eksklusif untuk menyimpan, memperbanyak, dan menyebarluaskan skripsi karya saya, secara keseluruhan atau hanya sebagian atau hanya ringkasannya saja, dalam bentuk format tercetak dan atau elektronik. Menyatakan bahwa saya, akan mempertahankan hak exclusive saya, untuk menggunakan seluruh atau sebagian isi skripsi saya, guna pengembangan karya di masa depan, misalnya bentuk artikel, buku, perangkat lunak, ataupun sistem informasi. Jakarta, 15 Juni 2012 Lintang Adi Mahargya

5 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-nya, sehingga laporan Skripsi ini dapat diselesaikan. Adapun laporan Skripsi ini dibuat dengan judul Analisa Pengaruh Korosi Pada Girder Terhadap Perubahan Kapasitas Penampang Dan Frekuensi Alamiah Jembatan Komposit (Baja-Beton). Laporan Skripsi ini dapat selesai, tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bpk Ir Made Suangga MT., D.Eng sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah membimbing dan memberi masukan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan laporan Skripsi ini. 2. Bpk. Irpan Hidayat, ST., MT. selaku Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Binus University serta asisten pembibing yang telah membantu dan memberikan arahan dalam penulisan skripsi ini. 3. Ibu Dr. Ho Hwi Chie, S.Pd., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Binus University. 4. Ibu Meilani, ST., MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Binus University. 5. Bpk. Agustinus Agus Setiawan,ST,. MT. selaku Koordinator Kerja Praktek Jurusan Teknik Sipil Binus University. 6. Ibu Tini Kartini selaku Administrator Laboratorium/Studio Teknik Sipil Binus University. 7. Seluruh staf pengajar dan karyawan jurusan Teknik Sipil. 8. Keluarga penulis yang telah sabar dan memberi banyak semangat bagi penulis.

6 9. Teman-teman Sipil angkatan 2008 khususnya yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan Skripsi ini dan telah bersama-sama berjuang dan saling memberi semangat dalam menyelesaikan skripsi. 10. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih.akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi rekan-rekan sekalian. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih. Jakarta, Juni 2012 Penulis

7 DAFTAR ISI HALAMAN COVER DEPAN... i HALAMAN JUDUL DALAM... ii HALAMAN PERSETUJUAN HARD COVER... iii HALAMAN PENYATAAN DEWAN PENGUJI... iv JALAMAN PEMBARIAN HAK CIPTA NON EKSLUSIF DARI MAHASISWA KE UNIVERSITAS BINA NUSANTARA... v ABSTRAK... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB 1 PENDAHULUAN LatarBelakang Identifikasi Masalah Tujuan Dan Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Sistematika Penulisan... 5 BAB 2 TINJAUAN KEPUSTAKAAN Jembatan Komposit Multi-girder bridges Ladder Deck Bridges Plat Lantai Sifat Bahan Material Struktur Komposit Sifat Bahan Material Baja Sifat Bahan Material Beton Konstruksi Komposit Baja-Beton Latar Belakang Sejarah... 24

8 2.3.2 Aksi Komposit Kelebihan dan Kekurangan Struktur Komposit Lebar Efektif Metode Pelaksanaan Stuktur Komposit Kekuatan Batas Penampang Komposit Alat Penyambung Geser (Shear Connector) Desain dengan LRFD (Load dan Resistance Factor Design) Korosi pada Baja Girder Perkembangan dan Berbagai Bentuk Korosi Lokasi dan Tingkat Korosi Efek Destruktif Korosi Parameter Dinamis Frekuensi Alamiah (Natural Frequency) Analisa Kerusakan Struktur Evaluasi hasil Analisis MIDAS Civil Eigen Vectors Ritz Vectors BAB 3 METODOLOGI Tahapan Penelitian Objek Penelitian BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Data-data Umum Jembatan Komposit Bentang 20 Meter Pemeriksaan Penampang Girder Jembatan Aksi pembebanan sebelum komposit Aksi Pembebanan Setelah Komposit Kapasitas Lentur Penampang Baja WF (Sebelum Komposit)... 70

9 4.2.4 Kapasitas Penampang Setelah Komposit Menentukan Dimensi Girder Setelah Terjadi Korosi Perubahan Frekuensi Alamiah Akibat Korosi Analisa Perubahan Frekunsi Alamiah Secara Single- Girder Pemodelan Struktur Secara Struktur Utuh (Multi-Girder ) Perubahan Kapasitas Penampang Akibat Korosi Contoh Perhitungan Kapasitas Penampang Sebelum Korosi Analisa Kapasitas Penampang Setelah Mengalami Korosi Analisa Hasil Perhitungan Hubungan Frekuensi Alamiah dengan Momen Kapasitas Evaluasi Penurunan Frekuensi Alamiah dan Momen Kapasitas BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xvi DAFTAR RIWAYAT HIDUP... xvii LAMPIRAN-LAMPIRAN... xviii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Harga tegangan leleh dari baja Tabel 2.2 Koefisien regresi secara numerik dari data eksperimental Tabel 2.3 Atmospheric Corrosion Rate menurut NACE International (µm/tahun) Tabel 4.1 Perhitungan beban mati sebelum aksi komposit Tabel.4.2 Perhitungan beban mati setelah aksi komposit Tabel 4.3 Perhitungan kombinasi momen maksimum setelah aksi komposit Tabel 4.4 Perubahan dimensi girder akibat korosi Tabel 4.5 Material properties dari jembatan komposit Tabel 4.6 Dimensi struktur sebelum aksi komposit Tabel 4.7 Perhitungan momen inersia setelah aksi komposit Tabel 4.8 Hasil output Eigen Value Analysis dari Midas-Civil Tabel 4.9 Hasil analisa frekuensi alamiah Single-Girder dengan metode perhitungan manual dan pemodelan Midas-Civil Tabel 4.10 Perbedaan hasil analisa frekuensi alamiah antara Single-Girder dan Multi- Girder dengan menggunakan software MIDAS-Civil Tabel 4.11 Perhitungan pusat berat (center of gravity) dari pelat beton jembatan Tabel 4.12 Perhitungan pusat berat (center of gravity) dari baja girder jembatan Tabel 4.13 Hasil perhitungan kapasitas penampang (Momen Nominal) dari struktur komposit setelah kosrosi Tabel 4.14 Hasil perhitungan Drel dan penurunan momen kapasitas (M kap ) Tabel 4.15 Evaluasi penurunan Frekuensi Alamiah dan Momen kapasitas Tabel 4.16 Perbedaan analisa standar Bina Marga dengan hasil analisa penelitian

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Potongan melintang dari multi-girder bridge... 8 Gambar 2.2 Jembatan multi-girder dengan menggunakan plate girder... 9 Gambar 2.3 Detail dari Support Bracing pada ujung perletakan jembatan Gambar 2.4 Intermediate Bracing sistem rangka segitiga dan system baja chanel Gambar 2.5 Plan-Cross Bracing pada jembatan komposit Gambar 2.6 Crosshead girder pada multi-girder bridge Gambar 2.7 Potongan melintang Ladder deck bridge Gambar 2.8 Konfigurasi girder yang membentuk tangga pada ladder deck bridge Gambar 2.9 Potongan melintang perletakan tengah jembatan ladder-deck Gambar 2.10 Potongan melintang knee bracing (atas) dan haunched cross-girder Gambar 2.11 Ladder deck dengan menggunakan cantilever girder Gambar 2.12 Penurunan tegangan leleh Gambar 2.13 Berbagai tipe bentuk struktur komposit Gambar 2.14 Perbedaan lendutan struktur non-komposit dan struktur komposit Gambar 2.15 Lebar Efektif Struktur Komposit Gambar 2.16 Distribusi tegangan pada kapasitas momen ultimit Gambar 2.17 Berbagai jenis Shear Connector dan bentuknya Gambar 2.18 Korosi seragam pada permukaan baja girder Gambar 2.19 Penampang balok girder yang mengalami korosi Gambar 2.20 Contoh bentuk deformasi dari struktur balok dengan 2 tumpuan Gambar 2.21 Jembatan (a) lurus, Jembatan (b) miring (skew) Gambar 2.22 Eigenvalue Analysis Control dialog box... 50

12 Gambar 2.23 Jendela dari eigenvalue analysis menggunakan metode eigen vectors Gambar 2.24 Jendela dari eigenvalue analysis menggunakan metode Lanczos Gambar 2.25 Eigenvalue Analysis Control dialog box Gambar 3.1 Metodologi Penelitian Gambar 3.2 Potongan Melintang Jembatan Gambar 3.3 Detail potongan bagian trotoar jalan Gambar 3.4 Detail potongan bagian tengah jembatan Gambar 3.5 Potongan Memanjang Jembatan Gambar 3.6 Tampak Atas Bagian Jembatan Gambar 4.1 Spesifikasi jembatan komposit bentang 20m Gambar.4.2 Skema pembebanan jembatan dengan metode unshored Gambar 4.3 Skema pembebanan akibat beban sendiri setelah komposit Gambar 4.4 Skema Pembebanan beban lajur setelah komposit Gambar 4.5 Sekema pengaruh gaya rem terhadap strutktur jembatan Gambar 4.6 Skema pengaruh beban angin terhadap struktur jembatan Gambar 4.7 Modulus penampang profil simetris Gambar 4.8 Dimensi Girder Sebelum Korosi (satuan dalam mm) Gambar 4.9 Sketsa Pengurangan permukaan girder akibat korosi Gambar 4.10 Potongan melintang dan menanjang bagian tengah struktur jembatan Gambar 4.11 Input data material dari baja dan beton dalam Midas-Civil Gambar 4.12 Input data penampang komposit dalam Midas-Civil Gambar 4.13 Desain geometri dari Singlei-Girder jembatan komposit Gambar 4.14 Pengaturan perletakan Sendi (kiri) dan perletakan Rol (kanan) Gambar 4.15 Penambahan beban aspal pada Midas-Civil... 87

13 Gambar 4.16 Penerapan analisa dinamis dengan Eigen Vector Gambar 4.17 Tampilan hasil Eigen Value Analysis mode Gambar 4.18 Grafik Penurunan Frekuesi Alamiah terhadap tingkat korosi Gambar 4.19 Input data penampang girder dalam Midas-Civil Gambar 4.20 Pemodelan jembatan secara utuh Gambar 4.21 Pembebanan beban trotoar pada girder tepi Gambar 4.22 Grafik Perbandingan penurunan frekuensi alamiah secara Single-Girder dan Multi-Girder Gambar 4.23 Potongan Penampang struktur komposit jembatan Gambar 4.24 Distribusi tegangan plastis pada kuat momen nominal Gambar 4.25 Grafik perbandingan tebal terkorosi terhadap momen kapasitas Gambar 4.26 Grafik perbandingan % Penurunan Frekuensi Alamiah Terhadap % Penurunan Momen Kapasitas Gambar 4.27Gragik tebal terkorosi terhadap penurunan Dkap dan Drel