STUDI RESPON SEISMIK JEMBATAN BALOK KOMPOSIT SEDERHANA YANG DIRETROFIT DENGAN LINK SLAB DITINJAU DARI BENTANG JEMBATAN DAN KEKAKUAN BANGUNAN BAWAH

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR - RC 138 STUDI RESPON SEISMIK JEMBATAN BALOK KOMPOSIT SEDERHANA YANG DIRETROFIT DENGAN LINK SLAB DITINJAU DARI BENTANG JEMBATAN DAN KEKAKUAN BANGUNAN BAWAH ADITYA NUGROHO RAHARJO NRP Dosen Pembimbing Dr. Ir. Hidayat Soegiharjo M, MS. Ir. Ananta Sigit Sidharta, MSc., PhD. JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 1 1

2 STUDI RESPON SEISMIK JEMBATAN BALOK KOMPOSIT SEDERHANA YANG DIRETROFIT DENGAN LINK SLAB DITINJAU DARI BENTANG JEMBATAN DAN KEKAKUAN BANGUNAN BAWAH Nama Mahasiswa : Aditya Nugroho Raharjo NRP : Jurusan Dosen Pembimbing : Teknil Sipil FTSP ITS : Dr. Ir. Hidayat Soegiharjo M, MS. Ir. Ananta Sigit Sidharta, MSc. PhD. ABSTRAK Jembatan komposit sederhana dengan bentang banyak yang dihubungkan dengan link slab (jembatan nirsambung) merupakan jembatan semi integral. Dengan adanya link slab mengakibatkan jembatan lebih kaku dan tidak daktail. Pada studi terdahulu jembatan komposit sederhana dengan menggunakan link slab mendapatkan dimensi balok dan dimensi link slab untuk bentang 1m sampai 3m menggunakan pembebanan non seismik. Pada studi ini telah dilakukan perencanaan bangunan bawah untuk bentang 1m sampai 3m dengan pembebanan seismik. Dimensi bangunan bawah setiap bentang berbeda sehingga kekakuan struktur bangunan bawah juga berbeda. Hasil studi untuk jembatan komposit dengan konstruksi link slab yang ditinjau dari bentang jembatan dan kekakuan struktur bawah adalah didapatkan pengaruh bangunan bawah terhadap konstruksi link slab, kemampuan link slab dari studi terdahulu masih mampu jika terdapat beban seismik. Kata kunci : jembatan komposit, link slab, struktur bawah, kekakuan struktur.

3 STUDY OF SEISMIC RESPONSE OF SIMPLE COMPOSITE BEAM BRIDGE RETROFITTING WITH LINK SLAB REVISED FROM SPAN BRIDGE AND SUBSTRUCTURE RIGIDITY Name : Aditya Nugroho Raharjo NRP : Departement Supervisor : Teknil Sipil FTSP ITS : Dr. Ir. Hidayat Soegiharjo M, MS. Ir. Ananta Sigit Sidharta, MSc. PhD. ABSTRACT Simple composite bridges with multisimple-spans are connected by a link slabs is a semi-integral bridges. Given the link slab bridge resulted in more rigid and ductile. In the previous study, using a simple composite bridge link slab to get the dimensions of the beam and link slab dimensions to span 1m to 3m using non-seismic loading. In the present study was performed substructure plan for span 1m up to 3m with seismic loading. Dimensions of the substructure each span different so that the stiffness of substructure different too. Study of seismic response of simple composite beam bridge retrofitting with link slab revised from span bridge and substructure rigidity is obtained the influence of the construction of link slab, link slab capabilities of the earlier studies are still capable if there are seismic loads. Key words: composite bridge, link slab, substructure, structural stiffness. 3

4 BAB I Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Jembatan merupakan struktur yang berfungsi sebagai sarana untuk menyeberangi jurang atau rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Struktur ini sangat diperlukan untuk menunjang perkembangan dan pemerataan kesejahteraan masyarakat Indonesia. Dengan kondisi wilayah Indonesia yang terdiri dari pulau-pulau besar dan kecil terdiri dari sekitar 17. pulau. Kondisi alam Indonesia berupa pulau-pulau dengan bukit-bukit, pegunungan dan sungai-sungai besar serta kondisi tanah lunak (rawa-rawa & gambut) yang tersebar diseluruh kepulauan Indonesia, sehingga masih banyak diperlukan pembangunan jembatan yang sesuai dengan perkembangan teknologi untuk mendukung sistem jaringan jalan. Pada daerah terpencil yang terhalang sungai ataupun jurang, jembatan merupakan solusi yang paling efektif untuk tercapainya pertumbuhan kesejahteraan ekonomi dan perkembangan sosial budaya. Jembatan yang merupakan bagian dari jalan sangat diperlukan dalam sistem jaringan transportasi darat yang akan menunjang pembangunan nasional pada masa yang akan datang. Dari sekian banyak jembatan di Indonesia, sebagian besar menggunakan jembatan dengan sistem perletakan sederhana, yang berarti struktur antara lantai kendaraan dengan abutmen atau lantai kendaraan jembatan yang satu dengan yang lainnya terpisah dengan siar. Siar tersebut biasanya ditutup dengan menggunakan konstruksi yang dinamakan expansion joint. Permasalahan yang muncul dengan adanya siar tersebut adalah terjadinya ketidaknyamanan bagi pengguna jalan. Seiring dengan bertambahnya waktu, expansion joint akan mengalami deterioration dan terjadi retak di sekitarnya. Air hujan juga bisa mengalir melewati expansion joint. Hal ini akan mengakibatkan karat pada girder maupun perletakannya dan tumbuhnya tanaman serta lumut yang berakibat rusaknya bearing pad. Beberapa permasalahan tersebut pada akhirnya menimbulkan dampak terhadap ketidaknyamanan bagi pemakai jalan, biaya yang tinggi dalam perawatan dan berkurangnya umur jembatan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dan banyaknya jembatan panjang di Indonesia menggunakan sistem pratekan diatas dua perletakan, maka perlu dilakukan studi terhadap Konstruksi Lantai Menerus dengan menggunakan Link slab. Fungsi link slab adalah sebagai elemen tarik dan tekan. Metoda retrofitting tanpa memperhitungkan kemampuan tekan dapat menyebabkan kerusakan pada ujung balok akibat gempa kuat. Studi analitik dan disain retrofitting pada jembatan balok pratekan sederhana dengan bentang-banyak dengan meninjau kinerja seismik telah dilakukan oleh Caner et al. (). Dalam studi ini retrofitting dilakukan, dimana ujung balok jembatan tidak monolit (tidak terintegrasi dengan abutmen) atau yang biasa dikenal sebagai semi integral bridge. Studi kinerja seismik yang akan dilakukan berdasar metoda yang telah dilakukan oleh Caner et al. () dan merupakan pengembangan dari analisis nonseismik dari studi terdahulu Irawan (1), Sugihardjo et al. (1). Bentang jembatan yang di studi 1,16,, dan 3 meter sesuai dengan standard bangunan atas jembatan komposit. 1.. Rumusan Masalah Dalam studi lantai menerus pada jembatan komposit dengan menggunakan link slab yang ditinjau dari kekakuan struktur bawah ini, permasalahan yang timbul yaitu : 1. Bagaimana menentukan desain abutment dan pilar untuk bentang 1, 16,, dan 3 m?. Bagaimana menganalisa desain struktur bangunan bawah dengan bentang 4x1m, 4x16m, 4xm, 4xm dan 4x3m akibat pembebanan secara seismik dan non seismik? 3. Bagaimana permodelan struktur? 4. Bagaimana pengaruh kekakuan struktur dengan terhadap konstruksi link slab? 1.3. Batasan Masalah Untuk mendapatkan hasil studi Jembatan komposit dengan menggunakan link slab yang memadai, tinjuan dalam studi ini dibatasi sebagai berikut : 1. Studi ini tidak membahas detail ECC (Engineer Cementitious Composite) yang digunakan bahan material link slab.. Studi ini dilakukan untuk bentang 4x1m, 4x16m, 4xm, 4xm dan 4x3m. 3. Menggunakan perletakan sederhana. 4. Struktur yang diperhitungkan pondasi dianggap terjepit.. Struktur terletak pada zona gempa 1 (gempa kuat). 6. Jenis tanah yang diperhitungkan adalah tanah loose. 7. Analisa numerik menggunakan program SAP. 4

5 1.4. Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam studi analisa jembatan link slab ini adalah : 1. Mendapatkan desain abutmen dan pilar untuk bentang 4x1m, 4x16m, 4xm, 4xm dan 4x3m.. Mengetahui redistribusi gaya pada bangunan bawah akibat penggunaan link slab yang dilakukan pembebanan secara seismik dan mengetahui pengaruh kekakuan struktur terhadap pilar dan abutmen. 3. Mengetahui Permodelan struktur yang sesuai. 4. Mengetahui pengaruh kekakuan struktur terhadap studi link slab terdahulu. 1.. Manfaat Adapun manfaat yang ingin diperoleh dari studi ini adalah sebagai berikut : 1. Mampu memperbaiki expansion joint pada jembatan komposit sederhana dengan konstruksi lantai menerus menggunakan link slab untuk berbagai bentang.. Mengetahui perilaku struktur apabila terjadi pembebanan secara seismik. BAB II Tinjauan Pustaka ( Sengaja tidak dicantumkan ) BAB III Metodologi 3.1 Diagram Alir Diagram alir adalah suatu diagram yang menggunakan notasi-notasi untuk menggambarkan arus dari data sistem, yang penggunaannya sangat membantu untuk memahami sistem secara logika, tersruktur dan jelas. Digram alir merupakan alat bantu dalam menggambarkan atau menjelaskan diagram alir ini sering disebut juga dengan nama Bubble chart, Bubble diagram, model proses, diagram alur kerja, atau model fungsi. Diagram alir ini berfungsi untuk memberikan indikasi mengenai bagaimana Studi ini ditransformasi pada saat data bergerak melalui sistem serta menggambarkan fungsi-fungsi (dan sub fungsi) yang mentransformasi aliran data. Diagram alir untuk studi ini dijelaskan sebagai berikut : Mulai Studi Literatur : Jurnal dan Peraturan yang berkaitan Studi Non Seismik Link Slab Perencanaan Bangunan Bawah Setiap jenis bentang - Pembebanan - Kontrol Geser dan Guling - Penulangan - Tiang Pancang Desain Retrofitting dan permodelan tanah Permodelan kekakuan tanah urug Analisa Non Seismik berdasarkan bentang - Kontrol retak link slab - Menghitung displacemen perletakan - Menghitung kekakuan perletakan - Menghitung Displacemen ijin Desain Analisa Seismik - Time History Analisa Struktur -Permodelan pada SAP Kontrol Desain -Kontrol dengan respon spectrum dan time history analysis Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi

6 3. Urutan Tahap-Tahap Pengerjaan Tugas Akhir Urutan pengerjaan tugas akhir tentang Studi Respon Seismik Jembatan Balok Komposit Sederhana yang Diretrofit dengan Link Slab Ditinjau Dari Bentang Jembatan dan Kekakuan Bangunan Bawah adalah sebagai berikut : 1. Studi Literatur Karena dalam penulisan Tugas Akhir ini lebih cenderung melakukan penerapan dan pengembangan dari teori-teori dasar yang ada pada buku-buku penunjang, maka dalam perhitungan dan analisa masalah yang dihadapi, dilakukan studi literatur diantaranya yaitu : Jurnal "Seismic Performance of Multisimple- Span Bridges Retrofitted with Link Slabs" RSNI T--, Standar pembebanan untuk jembatan Bridge Management Sistem (BMS, 199) Hasil Studi link Slab terdahulu (Irawan, 1). Hasil Desain Studi Nonseismik Terdahulu Dari analisis nonseismik terdahulu diperoleh penampang dan penulangan link slab serta tambahan stud connector seperti pada Gambar 3, Irawan (1), Sugihardjo et al. (1). Dari studi ini diperoleh tebal link slab 19 mm dan dengan lebar model sebesar 1 mm yaitu jarak antar balok baja pemikul. Langkah 1 Untuk perencanaan link slab jembatan ini menggunakan data sebagai berikut : Panjang bentang balok ( Lsp ) = m Lsp Rasio = 7% Ldz Panjang debonding zone ( Ldz ) = 1,7 m Lebar slab = 1 mm Tebal pelat = 19 mm Bj Beton =,4 t/m3 Mutu baja : - fy = 41 MPa - Es = 1 Mpa Cor setempat ( slab ) :- fc 6 = 3 Mpa - Ec = 47 fc' = 78,7 Mutu baja tulangan : - fy = 39 MPa - Es = 1 MPa Diameter tulangan = mm Decking Beton : - d = 4 mm - d = 144 mm Penentuan Luasan Tulangan Gambar 6.1 Penentuan Luasan Tulangan Bentang m Tulangan terpasang D 1 As = 1 l D = 4 s = 461,9 mm/1,m d 461,9 ρ = = As ls =,6 Beban yang Dipergunakan Beban untuk analisis link slab menggunakan beban UDL dan KEL : 1. Beban KEL (P) = 76,44 KN = 7644 kg. Beban UDL (q) = 1,8 KN / m 3. Beban mati ( q balok ) = 1,9 KN/m 4. Beban super imposed dead load ( q aspal ) = 1,3 KN/m Koefisien Daerah Tekan n = Es/Ec = 1 / 78,7 = 7, K = nr (nr ) (nr ) = 7,(,6) (7,,6) (7,,6) =,46 Kd =,46 x 144 = 66,6 Momen Inersia Link Slab - Inersia crack untuk link slab : I ls, cr I ls,cr B ls kd 1 7, 461,9 I ls, cr ,6 1 B ls kd kd , , mm 1 66,6 - Inersia gross untuk link slab : 1 3 I ls, g B ls H ls 1 n As d kd 66,6

7 1 3 I ls, g I ls, g 7 1 mm Rotasi Besarnya rotasi dihitung dengan rumus : 3 PL sp ql sp 16E c I ap 4E c I ap , ,71 1,18 1,8 6 4, ,7,,18,,364 Tegangan Pada Penulangan Link Slab E c I ls,9 L dz, 4 y 1 As d kd ,7 8 1,364 1,7 1, 4 y 1 461, ,6 3 4,19Mpa Tegangan Tarik Ijin Tulangan y,4 fy,4 39 6Mpa s 4,19 98,84% y 6 Dipakai tulangan D 1 ( As = 461,9 mm /1,m ) Penulangan Arah Memanjang Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut : As min =, A bruto pelat (tulangan deform ; fy = 3 MPa) As min =,18 A bruto pelat (tulangan deform ; fy = 4 MPa) Dengan interpolasi untuk tulangan deform ; fy = 39 MPa. Didapatkan harga ρ =.188 As min =,188 x 19 x 1 = 36,96 mm Dipakai tulangan D13 3 (As = 44,44 mm ) Hasil Studi Nonseismik setiap jenis bentang Lsp (m) (1) Penampang balok WF () (rad) (3) Ldz/ Lsp (%) (4) s/.4y (%) () Penulanga n (6) 1 4x4x1x1,363 14, 99,7 D x4x3x,374 11, 96,76 D-1 9x3xx3,347 8, 97,9 D-1 9x4x4x38,364 7, 98,84 D-1 3 1xxx3,33, 96,74 D-1 3. Perencanaan Bangunan Bawah Desain Pilar dan abutment jembatan didasarkan pada gaya dari struktur bangunan atas dan gaya tekanan tanah yang terjadi. Untuk desain abutmen dan pilar yaitu dengan langkahlangkah sebagai berikut : Langkah 1 : Menghitung Beban-beban yang bekerja pada abutmen dan pilar yang berasal dari beban struktur atas dan tekanan tanah. Langkah : Menentukan Dimensi abutment dengan trial dimensi dan menghitung letak titik berat abutmen dan pilar. Langkah 3 : Menghitung Momen yang terjadi pada titik berat abutmen Langkah 4 : Kontrol Stabilitas terhadap guling dengan syarat.3.4 Langkah : Kontrol Stabilitas terhadap geser dengan syarat.3.4 Langkah 6 : Perhitungan kebutuhan tiang pancang dengan mengolah data tanah. dengan memperhitungkan efisiensi tiang pancang. Langkah 7 : Penulangan untuk struktur utama 4. Desain Retrofitting Jembatan komposit yang akan dianalisa merupakan jembatan sederhana statis tertentu dengan perletakan sendi dan rol untuk setiap bentangnya. Gambar 3. Permodelan Struktur Jembatan 7

8 Dengan konfigurasi : Abutment barat Pilar barat perletakan barat Pilar barat perletakan timur Pilar tengah perletakan barat Pilar tengah perletakan timur Pilar timur perletakan barat Pilar timur perletakan timur Abutment timur 8 : Sendi : Rol : Rol : Sendi : Rol : Sendi : Rol : Sendi. Permodelan Tekanan Tanah Pada Struktur Abutmen jembatan dimodelkan sebagai pondasi dinamis. Dimana di sisi belakang abutmen diberi pegas sehingga akan terjadi 1 derajat kebebasan, yaitu translasi. H h h Gambar 3.4 Pemodelan Abutmen Jembatan Langkah 1 Dengan pemodelan ini akan dikaji dari berbagai dimensi abutmen. Yaitu dengan perbedaan bentang maka dimensi abutmen akan bervariasi. Langkah pertama yaitu menentukan jenis tanah. Dimana nilai modulus reaksi tanah dasarnya bisa didapat dari tabel 3.1 dibawah ini. Tabel 3.1 Interval nilai modulus reaksi tanah dasar h (saran. dkk 198) Soil h (KN/m³) Active Passive Loose sand Medium dense sand Dense sand Langkah Menghitung kekakuan pegas translasi yaitu dengan persamaan berikut; 1 k 1 h 6 k h h k k k k k DYNAMIC T DYNAMIC INITIAL i 1 h k 3 h h k k i n 1 6 h 3n 4 h h Dimana k1 adalah kekakuan pegas paling k atas, dan n adalah kekakuan pegas paling bawah. n adalah jumlah banyak pegas yang akan dipasang. h adalah modulus reaksi tanah dasar yang didapat dari tabel 3.1 berdasarkan jenis tanahnya dan sifatnya. Desain Analisia Nonseismik Kontrol Displacement berdasarkan tegangan geser Menghitung besarnya displesemen longitudinal perletakan akibat beban gempa pada sebuah sistim jembatan di atas perletakan: δ perletakan = T EQ = CISW T k eff k eff dimana T EQ =beban gempa rencana minimum, RSNI bagian 7.7.1; C=koefisien respon seismik elastis=koefisien geser dasar untuk zona gempa, perioda dan kondisi tanah tertentu; I=faktor kepentingan; S=faktor tipe bangunan W T =berat satu bentang jembatan; dan k eff =kekakuan efektip, dimana diasumsikan sebagai setengah kekakuan lateral bangunan bawah pada sistim di atas perletakan. Perioda alam struktur jembatan untuk menghitung koefisien respon seismik elastis dapat dihitung sebagai berikut: T = π W T gk eff dimana g=percepatan gravitasi Besarnya displesemen longitudinal perletakan yang dihitung dengan Persamaan () tidak boleh melebihi kemampuan pergerakan maksimum perletakan tipe rol. Untuk perletakan elastomer tipe geser, besarnya displesemen longitudinal yang diijinkan sebelum terjadi slip adalah: τa δ ijin = b k perletakan dimana τ =tegangan geser yang terjadi, dimana besarnya % dari tegangan normal (σ) pada perletakan akibat beban mati pada regangan geser elastomer 7%, Iverson dan Pfeifer (1986); A b =luas permukaan perletakan elastomer; dan k perletakan =kekakuan geser perletakan elastomer. Besarnya kekakuan geser perletakan elastomer adalah: k perletakan = GA b

9 dimana G=modulus geser perletakan; h=tinggi bantalan elastomer diantara pelat baja. Kontrol Gaya Gempa Statik pada Link Slab Menghitung besarnya gaya gempa statik yang bekerja pada link slab dengan metoda pendekatan: T LS = CISW T(1+) dimana W T(1+) =berat dari bentang yang berdekatan di setiap sisi link slab 6. Desain Analisa Seismik Pada Analisis Riwayat Waktu, nilai PGA (Peak Ground Acceleration) gempa diperoleh dengan menyamakan intensitas gempa Denpasar, Elcentro, Miyagi, Kobe dan Northridge dengan respon spektrum redaman % RSNI (), sehingga spektra respon disainnya kompatibel, Caner et al. (); AASHTO (7). Spektra kecepatan dan percepatan dihitung dengan bantuan Program SREL, Wahyudi (199) dan besarnya intensitas gempa: I = S v dt dimana S v =percepatan spektra; dt=diferensiasi perioda Analisis Riwayat Waktu digunakan untuk kontrol penulangan yang telah didisain nonseismik masih memenuhi syarat akibat gayagaya dalam yang timbul akibat pembebanan seismik. Jika pada beban nonseismik tegangan pada tulangan beton link slab dibatasi 4% tegangan lelehnya, maka untuk beban seismik dibatasi %, Caner et al. (). 7. Permodelan SAP Untuk Setiap Jenis Bentang Setelah tahap 1 sampai tahap 6 terselesaikan dengan baik maka hasil dari analisa diatas di masukkan dalam program SAP untuk menganalisa displacement perletakan, gaya horizontal yang terjadi, partisipasi massa dan tegangan yang terjadi pada link slab. BAB IV Perencanaan Bangunan Bawah b1 bb b Bx 4.1 Desain Bangunan Bawah Dari perhitungan bab sebelumnya, didapatkan; Dimensi : - Abutment Bentang Bentang Bentang Bentang b1 h1 h h4 h3 Breast Wall Lentur Geser-x Geser-y 1 D- D13- D13-16 D- D13- D13- D9- D13-3 D13- D9- D13- D13-3 D9- D13- D13- Pile Cap Lentur Bagi Geser x Geser y 1 D- D16- D16-3 D16-16 D9- D16- D16- D16- D9- D19-1 D16- D16- D3- D19-1 D16- D16-3 D3- D19-1 D16- D16- Ukuran Pile Cap b1 b b b Jumlah Pancang bx by x y jumlah pancang total diameter pancang D= D= D= D= D=.6 Back Wall Lentur Bagi Geser 1 D7- D- 16 D7- D16- D7- D16- D3- D19-3 D7- D16- ba By bc b b b1 h1 h h4 h3 Tidak perlu tulangan geser(dipasang praktis) Bentang Wing Wall Vertikal Lentur Bagi Geser 1 D- D13- D13-16 D- D13- D13- D- D13- D13- D- D13- D13-3 D- D13- D13-9

10 Bentang - Pilar Bentang Wing Wall Horizontal Lentur Bagi Geser 1 D- D13- D13-16 D- D13- D13- D- D13- D13- D- D13- D13-3 D- D13- D13- Kolom Pilar Balok Pilar diameter Tul b d Tulangan D D D D D D D D D D-3 Bentang Pile Cap Lentur Bagi Geser x Geser y 1 D9- D19- D16- D16-16 D36- D- D16- D16- D3- D19- D16- D16- D3- D19- D16- D16-3 D3- D19- D16- D16- Ukuran Pile Cap Jumlah Pancang jumlah pancang total Bentang bx by x y D=. diameter pancang D= D= D= D=.6 BAB V DESAIN DAN ANALISA NONSEISMIK.1 Desain Link Slab Dari studi nonsesismik terdahulu, (1); Sugihardjo dkk. (1), diketahui; Dimensi Link Slab: - Panjang = 9 m - Lebar = 1,7 m - Tebal =,19 m - Diameter Tulangan = mm - Mutu Beton = 3 MPa - Mutu Baja Tulangan = 39 MPa - Material beton = Engineered Cementious Composite (ECC). Analisa Nonseismik Kontrol Retak Link Slab Kontrol besarnya tebal retak yang terjadi, ω (mm), dimana besarnya tidak boleh melebihi.33 mm, ASSHTO (7): ω =,11β d c A Dimana; β = (asumsi) f ls = 4%fy =,4 x 39 = 6 MPa d c = mm h = x dc = 1 mm S A ω = 1 mm = h x s = 1 x 1 = 1 mm =,11**6* *1 =,7 mm <,33 mm (OK) Retak selebar 8,% dari retak ijin ini dapat diatasi dengan penggunaan beton Engineered Cementious Composite (ECC) yang mempunyai kekuatan tarik 3 kali beton normal, Kim et al. (4). Analisa Displesemen Longitudinal Displesemen longitudinal perletakan akibat beban gempa pada sebuah sistim jembatan di atas perletakan: δ perletakan = T EQ K pilar k eff = CISW T k eff = 3EI L 3 K abut = 3EI L 3 K eff = (K pilar + K abut )/ k perleta kan = GA b δ ijin = τa b k perletakan Dari Perencanaan bangunan atas dan dimasukkan ke dalam rumus-rumus tersebut, maka didapat nilai displasemen ijin untuk setiap bentang jembatan sebagai berikut : 1

11 Displasemen Perletakan (mm) BAB VI DESAIN DAN ANALISA SEISMIK 6.1 Analisa Simplikasi Besarnya gaya gempa statik yang bekerja pada link slab pada satu pilar bentang meter dapat dihitung dengan persamaan (3.1). T LS = CISW T(1+) C =,3 (wilayah gempa 1 tanah lunak) I = 1, (jembatan pada jalan raya utama) S = 3 (tipe jembatan tidak daktail) W t = 74 kn (berat struktur atas 1 bentang) T* LS =,3 x 1, x 3 x 74 = 8,3 kn Luas tulangan, A = 1/4πD s = 3813,3 mm /m Didapatkan tegangan yang terjadi pada link slab, yaitu; σ = T* LS / A = 8,3 x 1 / 3813,3 = 9,98 Mpa Tabel 6.1 Analisa Simplikasi Bentang Bentang 1 Bentang 16 Bentang Bentang Bentang 3 Satuan Wt kn CIS T LS kn A mm Tegangan Mpa 6. Analisa Dinamik Analisa dinamik menggunakan program bantu SAP (9). Tabel 6. Kekakuan Spring Aktif K ΔK Depth N ƞh K (kn/m) (kn/m) 1 3 K1 =1/6*ƞh*L 1 3 K = ƞh*l K3 = *ƞh*l K4 =3*ƞh*L K = 4*ƞh*L K6 = *ƞh*l K7 = 6*ƞh*L K8 = 1/6*(3n-4)*ƞh*L 1 14 Tabel 6.3 Kekakuan Spring Pasif Perletakan dimodelkan sebagai balok D, dengan beberapa konstrain sesuai fungsinya sebagai perletakan tetap atau bergerak, dimana kekakuan gesernya sebesar 4114,3 kn/m untuk tiap perletakan. Model struktur jembatan 3D seperti seperti ditunjukkan pada Gambar BAB VII Hasil Dan Pembahasan Sebagai hasil studi perencanaan gelagar komposit sederhana yang diretrofit dengan link slab, studi untuk berbagai jenis bentang dari perencanaan struktur jembatan diatas pada program bantu SAP Displesemen Perletakan Bentang 1 m Dari desain dan analisa didapatkan displasemen ijin perletakan pada struktur bentang 1 m, yaitu δ ijin = 4,73 mm K ΔK Depth n ƞh K (kn/m) (kn/m) 1 6 K1 =1/6*ƞh*L K = ƞh*l K3 = *ƞh*l K4 =3*ƞh*L K = 4*ƞh*L K6 = *ƞh*l K7 = 6*ƞh*L K8 = 1/6*(3n-4)*ƞh*L 8 PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7.1.a Displasement Perletakan Struktur Asli D- D- 11

12 Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7.1.b Displasement Perletakan Struktur Retrofitting Dari gambar 7.1.a diatas dapat dilihat bahwa jembatan pada struktur asli bentang 1 m displasemen terbesar terjadi pada saat history dari gempa Northridge, nilai displasemen melebihi batas slip yaitu 48,37 mm pada pilar tengah, sehingga dimungkinkan jatuhnya balok utama. sedangkan pada gambar 7.1.b merupakan struktur yang telah diretrofit dengan link slab menunjukkan kinerjanya, yaitu mengurangi displasemen pada perletakan. hal ini terjadi karena pada sambungan tersebut dibuat lebih kaku. bentang 16 m Dari desain dan analisa didapatkan displasemen ijin perletakan pada struktur bentang 16 m, yaitu δ ijin = 7,19 mm Gambar 7..a Displasement Perletakan Struktur Asli PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7..b Displasement Perletakan Struktur Retrofitting D- D- D- D- D- D- displasemen melebihi batas slip yaitu 46,7 mm, sehingga dimungkinkan juga jatuhnya balok utama. Bentang m Dari desain dan analisa didapatkan displasemen ijin perletakan pada struktur bentang m, yaitu δ ijin = 7,4 mm PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7.3.a Displasement Perletakan Struktur Asli Gambar 7.3.b Displasement Perletakan Struktur Retrofitting Dari gambar 7.3.a diatas dapat dilihat bahwa jembatan pada struktur asli bentang m displasemen terbesar terjadi pada gempa kobe, nilai displasemen melebihi batas slip yaitu 18,6 mm pada pilar timur, sehingga dimungkinkan jatuhnya balok utama. Bentang m Dari desain dan analisa didapatkan displasemen ijin perletakan pada struktur bentang m, yaitu δ ijin = 8,37 mm PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7.4.a Displasement Perletakan Struktur Asli D- D- D- D- D- D- Dari gambar 7..a diatas dapat dilihat bahwa jembatan pada struktur asli bentang 16 m displasemen terjadi hampir sama dengan bentang 1 m pada pilar tengah, nilai 1

13 Displasemen Perletakan (mm) Displasemen Perletakan (mm) Gaya Horizontal Base Reaction (kn) Gaya Horizontal Base Reaction (kn) Displasemen Perletakn (mm) Gambar 7.4.a Displasement Perletakan Struktur Retrofitting Dari gambar 7.4.a diatas dapat dilihat bahwa jembatan pada struktur asli bentang m displasemen terbesar terjadi pada gempa Denpasar, nilai displasemen melebihi batas slip yaitu 13,87 mm pada pilar timur dan pilar barat, sehingga dimungkinkan jatuhnya balok utama. Bentang 3 m Dari desain dan analisa didapatkan displasemen ijin perletakan pada struktur bentang 3 m, yaitu δ ijin = 6,69 mm PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7..a Displasement Perletakan Struktur Asli PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7..b Displasement Perletakan Struktur Retrofitting Dari gambar 7..a diatas dapat dilihat bahwa jembatan pada struktur asli bentang 3 m displasemen terbesar terjadi pada gempa Kobe, nilai displasemen melebihi batas slip yang sangat besar yaitu 4,8 mm pada pilar timur dan pilar barat, sehingga dimungkinkan jatuhnya balok utama. Displasemen pada perletakan yang diretrofit dengan link slab menunjukkan kinerjanya dengan baik pada setiap bentang. Displasemen yang terjadi pada semua bentang D- D- D- D- D- D- sangatlah kecil dan kurang dari displasemen ijin. 7.. Gaya Horizontal Bentang 1 m Gaya horizontal yang terjadi pada base reaction pada bangunan bawah akibat beban seismik dari Time HIstory Analysis pada bentang 1 m. 1 Gambar 7.6.a Gaya Horizontal Struktur Asli 1 PILAR PILAR PILAR PILAR Gambar 7.6.a Gaya Horizontal Struktur Retrofitting Pada Gambar 7.6.a terlihat bahwa gaya horizontal yang terjadi pada base reaction jembatan bentang 1 m, untuk pilar tengah dan pilar timur mempunyai nilai yang besar. Sedangkan gaya horizontal pada struktur retrofitting lebih merata. Hal ini menunjukkan bahwa dengan retrofitting mengakibatkan struktur seolaholah menjadi satu kesatuan dan gaya horizontal yang terjadi didistribusikan merata pada abutmen dan pilar. Bentang 16 m Gaya horizontal yang terjadi pada base reaction pada bangunan bawah akibat beban seismik dari Time HIstory Analysis pada bentang 16 m. 13

14 Gaya Horizontal Base Reaction (kn) Gaya Horixontal Base Reacyion (kn) Reaksi Horizontal Base Reaction (kn) Gaya Horizontal Base Reaction (kn) Gaya Horizontal Base Reaction (kn) Gaya Horizontal base reaction (kn) Gaya Horizontal Base Reaction (kn) 1 PILAR PILAR Gambar 7.7.a Gaya Horizontal Struktur Asli 1 PILAR PILAR Gambar 7.7.a Gaya Horizontal Struktur Retrofitting Pada Gambar 7.8.a terlihat bahwa gaya horizontal yang terjadi pada base reaction jembatan bentang m, untuk pilar tengah dan pilar timur mempunyai nilai yang besar. Sedangkan gaya horizontal pada struktur retrofitting lebih merata. Bentang m Gaya horizontal yang terjadi pada base reaction pada bangunan bawah akibat beban seismik dari Time HIstory Analysis pada bentang 1 m. 1 PILAR PILAR Gambar 7.9.a Gaya Horizontal Struktur Asli Pada Gambar 7.7.a terlihat bahwa gaya horizontal yang terjadi pada base reaction jembatan bentang 16 m, untuk pilar tengah dan pilar timur mempunyai nilai yang besar. Sedangkan gaya horizontal pada struktur retrofitting lebih merata. 1 Bentang m Gaya horizontal yang terjadi pada base reaction pada bangunan bawah akibat beban seismik dari Time HIstory Analysis pada bentang m. 1 PILAR PILAR Gambar 7.8.a Gaya Horizontal Struktur Asli PILAR PILAR Gambar 7.9.b Gaya Horizontal Struktur Asli Pada Gambar 7.9.a terlihat bahwa gaya horizontal yang terjadi pada base reaction jembatan bentang m, untuk pilar tengah dan pilar timur mempunyai nilai yang besar. Sedangkan gaya horizontal pada struktur retrofitting lebih merata. Bentang 3 m Gaya horizontal yang terjadi pada base reaction pada bangunan bawah akibat beban seismik dari Time HIstory Analysis pada bentang 3 m 1 PILAR PILAR Gambar 7.8.b Gaya Horizontal Struktur Asli 1 PILAR PILAR Gambar 7.1.a Gaya Horizontal Struktur Asli 14

15 Tegangan Tulangan (MPa) Tegangan Tulangan (MPa) Tegangan Tulangan (MPa) Gaya Horizontal Base Reaktion (kn) 1 Gambar 7.1.b Gaya Horizontal Struktur Retrofitting Pada Gambar 7.1.a terlihat bahwa gaya horizontal yang terjadi pada base reaction jembatan bentang 3 m, untuk pilar tengah dan pilar timur mempunyai nilai yang besar. Sedangkan gaya horizontal pada struktur retrofitting lebih merata. Secara umum, dengan adanya link slab gaya-gaya yang terjadi akan menyebar lebih merata pada struktur jembatan. untuk melihat prosentase gaya yang didistribusikan seperti tabel dibawah ini : Tabel 7.1 Prosentase distribusi gaya horizontal * Tanda (-) : Gaya berkurang Tanda (+) : Gaya Bertambah 7.3. Tegangan Pada Tulangan Link Slab Bentang 1 m Tegangan tulangan yang terjadi pada link slab untuk bentang jembatan 1 m PILAR PILAR PILAR PILAR TENGAH PILAR Gambar 7.11 Tegangan tulangan bentang 1 m Tegangan yang terjadi pada link slab harus < nilai maksimum 4%fy untuk desain METODE SIMPLIKASI nonseismik dan %fy untuk desain seismik. Pada Gambar 7.11 menunjukkan tegangan yang terjadi pada bentang 1 m masih dibawah dari tegangan tulangan minimum % fy = 19 Mpa Bentang 16 m Tegangan tulangan yang terjadi pada link slab untuk bentang jembatan 16 m Gambar 7.1 Tegangan tulangan bentang 16 m Tegangan yang terjadi pada link slab harus pada bentang 16 m, pada Gambar 7.1 menunjukkan tegangan yang terjadi masih dibawah dari tegangan tulangan minimum % fy = 19 Mpa Bentang m Tegangan tulangan yang terjadi pada link slab untuk bentang jembatan m PILAR PILAR PILAR TENGAH PILAR TENGAH PILAR PILAR METODE SIMPLIKASI Gambar 7.13 Tegangan tulangan bentang m Tegangan yang terjadi pada link slab harus pada bentang m, pada Gambar 7.13 menunjukkan tegangan yang terjadi masih dibawah dari tegangan tulangan minimum % fy = 19 Mpa Bentang m Tegangan tulangan yang terjadi pada link slab untuk bentang jembatan m. METODE SIMPLIKASI

16 Tegangan Tulangan (MPa) Tegangan Tulangan (MPa) Gambar 7.14 Tegangan tulangan bentang m Tegangan yang terjadi pada link slab harus pada bentang m, pada Gambar 7.14 menunjukkan tegangan yang terjadi masih dibawah dari tegangan tulangan minimum % fy = 19 Mpa. Bentang 3 m Tegangan tulangan yang terjadi pada link slab untuk bentang jembatan 3 m PILAR PILAR PILAR TENGAH PILAR TENGAH PILAR PILAR METODE SIMPLIKASI METODE SIMPLIKASI Gambar 7. Tegangan tulangan bentang 3 m Tegangan yang terjadi pada link slab harus pada bentang 3 m, pada Gambar 7. menunjukkan tegangan yang terjadi masih dibawah dari tegangan tulangan minimum % fy = 19 Mpa Secara umum, tegangan yang terjadi pada link slab akibat pembebanan seismik dengan Time History Analisis masih dibawah dari persyaratan % fy, sehingga desain link slab pada studi terdahulu masih mampu jika dipasang pada wilayah gempa kuat. Periode Partisipasi Massa Ragam Struktur Struktur Asli Asli (detik) (detik) (detik) (detik) Dari tabel 7. terlihat bahwa periode pada struktur yang telah diretrofit menjadi lebih kecil daripada struktur aslinya. Hal ini menunjukkan bahwa struktur yang telah diretrofit menjadi lebih kaku. Sedangkan partisipasi massa sudah mencapai 9% (syarat SNI ) dari noda. Artinya respon spectrum bisa digunakan dan dianalisa. Bentang 16 m Tabel 7.3 Periode dan Partisipasi Massa Bentang 16 m 7.4. Perioda dan Partisipasi Massa Bentang 1 m Tabel 7. Periode dan Partisipasi Massa Bentang 1 m 16

17 Periode Partisipasi Massa Raga Struktur Struktur m Asli Asli (detik) (detik) (detik) (detik) Dari tabel 7.3 terlihat bahwa periode pada struktur yang telah diretrofit menjadi hampir sama dengan bentang 1 m. Partisipasi massa sudah mencapai 9% dari noda. Bentang m Tabel 7.4 Periode dan Partisipasi Massa Bentang m Periode Partisipasi Massa Raga Struktur Struktur m Asli Asli (detik) (detik) (detik) (detik) Dari tabel 7.4 terlihat bahwa periode pada struktur yang telah diretrofit menjadi hampir sama dengan bentang 16 m. Partisipasi massa sudah mencapai 9% dari noda. Bentang m Tabel 7. Periode dan Partisipasi Massa Bentang m 17

18 Periode Partisipasi Massa Raga Struktur Struktur m Asli Asli (detik) (detik) (detik) (detik) Dari tabel 7. terlihat bahwa periode pada struktur yang telah diretrofit menjadi hampir sama dengan bentang lainnnya. Partisipasi massa sudah mencapai 9% dari noda. Bentang 3 m Tabel 7.6 Periode dan Partisipasi Massa Bentang 3 m Periode Partisipasi Massa Ragam Struktur Struktur Asli Asli (detik) (detik) (detik) (detik) E E E E Dari tabel 7.6 terlihat bahwa periode pada struktur yang telah diretrofit menjadi hampir sama dengan bentang lainnnya. Sedangkan partisipasi massa sudah mencapai 9% Secara umum, periode akibat beban seismik untuk struktur retrofitting lebih kecil dari struktur asli, artinya struktur lebih kaku, sedangkan untuk partisipasi massa membutuhkan node hingga node untuk mencapai partisipasi massa 9% kecuali untuk bentang 16 meter 1 node. BAB VIII KESIMPULAN DAN SARAN 8.1 Kesimpulan dan Saran Dengan adanya retrofitting menggunakan link slab, displasemen perletakan akan menjadi kecil. Dengan adanya jenis tanah urugan pada oprit yang dimodelkan mempunyai kekakuan kekuatan abutment menahan gaya mendapatkan bantuan dari tanah sehingga gaya horizontal yang terjadi pada abutment dapat terserap juga oleh kekakuan tanah. Dengan adanya link slab, gaya horizontal yang semula terpusat pada perletakan sendi menjadi tersebar merata pada struktur bawah jembatan. 18

19 Tegangan yang terjadi pada link slab pada studi terdahulu pada bentang 1, 16,,, dan 3 masih memenuhi batas aman %fy= 19 Mpa Periode yang terjadi pada setiap bentang setelah retrofitting dengan link slab menjadi lebih kecil, yang artinya struktur lebih kaku. Analisa dinamis dengan time history analisis sangatlah tidak menentu, karena setiap gempa mempunyai kharakteristik intensitas dan PGA yang berbeda-beda. Untuk pelaksanaan pembangunan jembatan harus memperhatikan jenis tanah. Pembesaran dimensi bangunan bawah akan sangat mempengaruhi kekakuan struktur, semakin kaku struktur maka semakin kecil displasemen, semakin kecil gaya horizontal yang terjadi dan periode akan lebih cepat. 19