ANALISIS STRUKTUR P106-P107 (Sta ~ Sta ) JALAN BEBAS HAMBATAN TANJUNG PRIOK SEKSI E2-A TERHADAP BEBAN GEMPA YESY RATNA SARI F

Transkripsi

1 ANALISIS STRUKTUR P106-P107 (Sta ~ Sta ) JALAN BEBAS HAMBATAN TANJUNG PRIOK SEKSI E2-A TERHADAP BEBAN GEMPA YESY RATNA SARI F DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2014

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Struktur P106- P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A terhadap Beban Gempa adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Februari 2014 Yesy Ratna Sari NIM F

4 ABSTRAK YESY RATNA SARI. Analisis Struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A terhadap Beban Gempa. Dibimbing oleh ERIZAL dan MUHAMMAD FAUZAN. Mengingat Indonesia terletak pada zona tektonik yang sangat aktif, ketahanan struktur termasuk juga struktur jalan tol, terhadap gempa menjadi sebuah hal yang perlu diperhitungkan. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok seksi E2-A terhadap beban gempa, dengan mengacu pada Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 menggunakan metode respon spektrum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas nominal struktur baik pada slab, girder, pier head, dan pier aman terhadap pembebanan ultimit yang telah memasukkan faktor gempa. Jumlah kebutuhan tendon pada girder diperoleh sebanyak 125 tendon ( 98.7 mm 2 ) dan pier head sebanyak 558 tendon ( mm 2 ). Pada slab digunakan tulangan lentur D Tulangan geser girder digunakan D pada area tumpuan dan D pada area lapangan. Pada pier head digunakan tulangan lentur D32 dan tulangan geser D16. Hasil analisis pier menggunakan program PCA Col menunjukkan kapasitas pier mampu menahan kombinasi beban yang terjadi, sehingga struktur pier aman terhadap beban gempa. Kata kunci: : infrastruktur, jembatan, tendon, gempa, momen ABSTRACT YESY RATNA SARI. STRUCTURAL ANALYSIS OF P106-P107 (Sta ~ Sta ) TANJUNG PRIOK ACCESS ROAD SECTION E2-A UNDER EARTHQUAKE LOADS. Supervised by ERIZAL and MUHAMMAD FAUZAN. The resistance of building structure, included high way should be considered because Indonesia laid in a highly active tectonic zone. The purpose of this research is to analyze the structure of fly over P106-P107 (Sta ~ Sta ) at Tanjung Priok Access Road section E2-A under earthquake loads based on Peta Hazard Gempa Indonesia 2010, using response spectrum method. Based on the result of this research, is obtained that for slab, girder, pier head, and pier structure are safed under earthquake loads. The amount of tendon needs for the girder is 125 tendons ( 98.7 mm 2 ) and for the pier head is 558 tendons ( mm 2 ). For slab, is used flexural reinforcement D The shear reinforcement for girder is used D at pedestal area and D at field area. For pier head is used flexural reinforcement D32 and shear reinforcement D16. The result analysis of pier using software PCA Col showed that the pier capacity is strong enough to endure loading combinations, so the pier structure is safed under earthquake loads. Keywords: infrastructure, bridge, tendon, earthquake, moment

5 ANALISIS STRUKTUR P106-P107 (Sta ~ Sta ) JALAN BEBAS HAMBATAN TANJUNG PRIOK SEKSI E2-A TERHADAP BEBAN GEMPA YESY RATNA SARI F Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2014

6

7 Judul Skripsi Nama NIM : Analisis Struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A terhadap Beban Gempa : Yesy Ratna Sari : F Disetujui oleh Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir. Erizal, M.Agr Muhammad Fauzan, S.T, M.T Diketahui oleh Plh. Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Dr. Yudi Chadirin, STP, M.Agr Tanggal Lulus:

8 ludul Skripsi Nama NIM : Analisis Struktur PI06-PI07 (Sta ~ Sta ) lalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A terhadap Beban Gempa : Yesy Ratna Sari : F Disetujui oleh Pembimbing I Pembimbing II Muhammad Fauzan, S.T, M.T Diketahui oleh STP M.A Tanggal Lulus:.12, S ~E~ 20\4

9 PRAKATA Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Analisis Struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A terhadap Beban Gempa ini telah dilaksanakan pada bulan Februari hingga Juni Dengan telah selesainya penelitian dan tersusunnya skripsi ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Erizal, M.Agr sebagai dosen pembimbing pertama yang telah senantiasa memberikan arahan dan bimbingan selama masa studi serta dalam penyelesaian skripsi ini. 2. Muhammad Fauzan, S.T, M.T sebagai dosen pembimbing kedua yang telah banyak memberikan ilmu dalam bidang struktur jembatan serta memberikan kesempatan dan pengalaman bekerja sebagai tim di MFA. 3. Sutoyo, STP, MSI, sebagai dosen penguji yang telah memberikan masukan yang sangat bermanfaat. 4. Staf laboratorium dan tata usaha Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan yang telah banyak membantu dalam bidang administrasi dan perkuliahan. 5. Kedua orang tua beserta keluarga yang selalu mendukung dan memberikan semangat kepada penulis. 6. Teman-teman satu bimbingan dan satu tim : Sisca, Fahril, Hafiz, Qori, Rafdi, dan Anti, serta seluruh SIL 46 yang senantiasa menyemangati dan menginspirasi satu sama lain. 7. Teman-teman SIL 45 yang telah banyak memberi masukan, serta teman-teman SIL 47 atas kerja sama dan kebersamaannya. 8. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas segala bantuan dan dukungan yang telah diberikan. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat dan memberikan kontribusi nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan. Bogor, Februari 2014 Yesy Ratna Sari

10 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL i DAFTAR GAMBAR i DAFTAR LAMPIRAN ii DAFTAR NOTASI ii PENDAHULUAN 1 Latar Belakang, Perumusan Masalah 2 Tujuan dan Manfaat Penelitian 2 Ruang Lingkup Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 3 Jembatan 3 Beton Prategang (Prestressed Concrete) 3 Standar Perencanaan Jembatan 5 Pembebanan Pada Jembatan 5 Desain dan Perhitungan Balok dan Kolom 12 Software CSI Bridge dan PCA Col 14 METODOLOGI 15 Waktu dan Tempat 15 Alat dan Bahan 15 Tahapan Penelitian 17 Pemodelan Struktur 18 HASIL DAN PEMBAHASAN 22 Model Struktur Jembatan 22 Input Pembebanan 23 Hasil Gaya Dalam (Internal Force) 30 Perhitungan Tendon 32 Perhitungan Tulangan 34 Pemeriksaan Kolom 41 SIMPULAN DAN SARAN 45 DAFTAR PUSTAKA 46 LAMPIRAN 47

11 DAFTAR TABEL Tabel 1. Berat Jenis untuk Beban Mati (kn/m3) 6 Tabel 2. Faktor Beban Akibat Beban Angin 8 Tabel 3. Koefisien Seret 8 Tabel 4. Penentuan Kelas Situs Tanah 9 Tabel 5. Nilai Koefisien F a 10 Tabel 6. Nilai Koefisien F v 10 Tabel 7. Kombinasi Pembebanan 23 Tabel 8. Kombinasi Beban D Arah Longitudinal Jembatan 26 Tabel 9. Perhitungan Nilai 28 Tabel 10. Akselerasi Spektrum Gempa Wilayah Jakarta 30 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Data Episenter Gempa Utama di Indonesia dan Sekitarnya untuk Magnituda M 5 yang Dikumpulkan dari Berbagai Sumber dalam Rentang Waktu Gambar 2. Contoh Struktur Sebuah Jembatan 3 Gambar 3. Konsep Perbedaan Beton Bertulang (Reinforced Concrete) dan Beton Prategang (Prestressed Concrete) 4 Gambar 4. Desain Respon Spektrum 16 Gambar 5. Peta Respon Spektra Percepatan 0.2 Detik (S S ) di Batuan Dasar Gambar 6. (S B ) untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun 11 Peta Respon Spektra Percepatan 1.0 Detik (S 1 ) di Batuan Dasar (S B ) untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun 11 Gambar 7. Areal A oh 13 Gambar 8. Denah Lokasi Proyek yang Ditinjau 15 Gambar 9. Diagram Alir Penelitian 17 Gambar 10. Layout Line Struktur Fly Over 18 Gambar 11. Input Material dan Penampang PCU Girder 19 Gambar 12. Penampang Superstruktur Jembatan 19 Gambar 13. Jenis Perletakan 20 Gambar 14. Input Kombinasi Pembebanan 20 Gambar 15. Input Respon Spektrum Wilayah Jakarta 21 Gambar 16 Akibat Kombinasi Pembebanan 21 Gambar 17. Pemodelan Struktur Fly Over 22 Gambar 18. Tampak Depan Struktur Fly Over 22 Gambar 19. Tampak Samping Struktur Fly Over 22 Gambar 20. Distribusi Beban D Arah Transversal Jembatan Bagian Kiri 25 Gambar 21. Distribusi Beban D Arah Transversal Jembatan Bagian Kanan 25 Gambar 22. Input Beban Truk T 26 Gambar 23. Input Pengaruh Temperatur 27 Gambar 24. Proyeksi Tumbukan pada Pier Terhadap Sumbu X dan Sumbu Y 27 Gambar 25. Peta Gempa untuk wilayah Jakarta; 29 Gambar 26. Grafik Respon Spektrum Wilayah Jakarta Berdasarkan Peta Hazard Gempa Gambar 27. Hasil Momen Akibat Berat Sendiri pada Jembatan 31

12 Gambar 28. Hasil Gaya Dalam Akibat Kombinasi Pembebanan ULS-5I 31 Gambar 29. Deformasi yang Terjadi pada Struktur Akibat Beban Hidup 32 Gambar 30. Pemodelan Pier 41 Gambar 31. Input Data pada Program PCA Col untuk Pier Segmen 1 42 Gambar 32. Diagram Interaksi Pier Segmen 1 untuk Kombinasi 1 42 Gambar 33. Diagram Interaksi Pier Segmen 1 untuk Kombinasi 2 43 Gambar 34. Input Data pada Program PCA Col untuk Pier Segmen 2 43 Gambar 35. Diagram Interaksi Pier Segmen 2 untuk Kombinasi 1 44 Gambar 36. Diagram Interaksi Pier Segmen 2 untuk Kombinasi 2 44 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Peta Lokasi Proyek yang Ditinjau Lampiran 2. Grafik Bore Log Lampiran 3. Potongan Melintang Fly Over dan Dimensi Pier Lampiran 4. Layout Tendon U Girder Tipe F Lampiran 5. Layout Tendon Pier Head Lampiran 6. Tulangan Deck Slab U Girder Lampiran 7. Tulangan Girder Tipe F Lampiran 8. Tulangan Pier Head Lampiran 9. Tulangan Pier DAFTAR NOTASI a = tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen beton dalam analisis kekuatan batas penampang beton bertulang akibat lentur A = luas penampang, m 2 A g = luas brutto penampang, mm 2 A ps = luas tulangan prategang dalam daerah tarik, mm 2 A s = luas tulangan tarik non-prategang, mm 2 A v = luas tulangan geser dalam daerah sejarak s, atau luas tulangan geser yang tegak lurus terhadap tulangan lentur tarik dalam suatu daerah sejarak s pada komponen struktur lentur tinggi, mm 2 b = lebar dari muka tekan komponen struktur, mm b w = lebar badan balok, atau diameter dari penampang bulat, mm d = jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik, mm d = tebal selimut beton, mm e = eksentrisitas (mm) E c = modulus elastisitas beton, MPa E s = modulus elastisitas tulangan, MPa f c = kuat tekan beton yang disyaratkan pada umur 28 hari, MPa f pu = kuat tarik baja prategang, MPa f pe = tegangan tekan dalam beton akibat gaya prategang efektif saja (setelah memperhitungkan semua kehilangan prategang) pada serat terluar dari penampang dimana tegangan tarik terjadi akibat beban luar, MPa f s = tegangan dalam tulangan yang dihitung pada beban kerja, MPa = tegangan leleh yang disyaratkan dari tulangan non-prategang, f y

13 h = tinggi total komponen struktur, mm I = momen inersia penampang (mm 4 ) J t = modulus puntir, yang besarnya bisa diambil sebesar 0.4x 2 y untuk penampang segiempat masif; atau sebesar 0.4Σx 2 y untuk penampang masif berbentuk T, L, atau I; atau sebesar 2A m b w untuk penampang berongga dinding tipis, di mana A m adalah luas yang dibatasi garis median dinding dari lubang tunggal (mm 2 ) L = panjang bentang jembatan, m M cr = momen yang menyebabkan terjadinya retak lentur pada penampang akibat beban luar M n = kekuatan momen nominal penampang, Nmm M u = momen terfaktor akibat kombinasi pengaruh gaya luar yang terbesar pada penampang, Nmm N n = kekuatan aksial tekan penampang, N N u = beban aksial terfaktor akibat kombinasi pengaruh gaya luar yang terbesar yang tegak lurus pada penampang, diambil positif untuk tekan, negatif untuk tarik, dan memperhitungkan pengaruh dari tarik akibat rangkak dan susut R n = besaran ketahanan atau kekuatan nominal dari penampang komponen struktur s = spasi dari tulangan geser atau puntir dalam arah paralel dengan tulangan longitudinal, mm T c = kuat puntir nominal yang disumbangkan oleh beton T n = kuat puntir nominal dari penampang komponen struktur T s = kuat puntir nominal yang disumbangkan oleh tulangan puntir T u = momen puntir terfaktor akibat kombinasi pengaruh gaya luar yang terbesar pada penampang V c = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton V n = kuat geser nominal dari penampang komponen struktur V s = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser V u = gaya geser terfaktor akibat kombinasi pengaruh gaya luar yang terbesar pada penampang w c = berat jenis beton (kn/m 3 ) W = berat komponen (kn) x = dimensi terpendek bagian segiempat dari suatu penampang y = dimensi terpanjang bagian segiempat dari suatu penampang y* = jarak tendon terhadap dimensi terluar dari beton β 1 = faktor tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen beban ρ = rasio tulangan tarik non-prategang ρ = rasio tulangan tekan non-prategang ρ min = rasio tulangan minimum terhadap luas penampang beton ρ b = rasio tulangan yang memberikan kondisi regangan yang seimbang w c = berat jenis beton (kn/m 3 ) = faktor reduksi kekuatan σ = tegangan tendon prategang (MPa) ω = indeks tulangan tarik non-prategang yang adalah = ρfy/fc ω = indeks tulangan tekan yang adalah = ρ fy/fc = faktor yang memperhitungkan jenis tendon prategang p

14 1 PENDAHULUAN Dewasa ini, peningkatan aktivitas perekonomian secara tidak langsung semakin menuntut dibutuhkannya jaringan transportasi yang baik guna memperlancar arus barang dan jasa. Pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi juga telah menjadi salah satu faktor pendorong kemajuan di bidang infrastruktur. Dalam jaringan transportasi, fungsi jalan dan jembatan sebagai penghubung sebuah sistem memegang peranan yang sangat penting. Pembangunan Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok merupakan salah satu contoh pentingnya jaringan jalan dalam sebuah sistem transportasi. Struktur jalan tol yang dibangun memerlukan perencanaan yang matang dari berbagai aspek agar dapat memenuhi kebutuhan lalu lintas. Sebuah jalan tol direncanakan berdasarkan kebutuhan volume kendaraan yang melintas, faktor daya dukung tanah, serta koneksi antar ruas jalan tol lainnya. Perencanaan struktur bangunan saat ini secara umum telah memasukkan faktor gempa untuk menciptakan suatu struktur yang aman dan terhindar dari kerusakan-kerusakan fatal akibat gempa. Mengingat Indonesia terletak pada zona tektonik yang sangat aktif, ketahanan struktur bangunan terhadap gempa menjadi sebuah hal yang perlu diperhitungkan. Seperti halnya Jepang dan California, Indonesia termasuk dalam wilayah yang sangat rawan bencana gempa bumi. Hal ini dikarenakan tiga lempeng besar dunia dan sembilan lempeng kecil lainnya saling bertemu di wilayah Indonesia serta membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng yang kompleks. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng tersebut menempatkan Indonesia sebagai wilayah rawan gempa. Dalam 6 tahun terakhir, diantaranya tercatat beberapa bencana gempa besar yang terjadi di wilayah Aceh, Nias, Yogya, dan Padang yang menyebabkan keruntuhan infrastruktur dan korban jiwa. Gambar 1. Data Episenter Gempa Utama di Indonesia dan Sekitarnya untuk Magnituda M 5 yang Dikumpulkan dari Berbagai Sumber dalam Rentang Waktu Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010.

15 2 Latar Belakang Suatu struktur yang dibangun perlu didesain sesuai dengan kriteria standar perencanaan serta tahan terhadap beban gempa mengingat Indonesia terletak pada zona tektonik yang aktif. Perencanaan struktur tahan gempa sangat penting untuk menciptakan struktur yang aman dan terhindar dari kerusakan-kerusakan fatal akibat gempa. Perumusan Masalah Berdasarkan kriteria standar perencanaan dan peta gempa terbaru, perlu dilakukan analisis terhadap struktur yang ditinjau dengan mengacu pada Peta Hazard Gempa Pada penelitian ini dilakukan analisis struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A. Analisis dilakukan dengan membandingkan gaya dalam yang terjadi akibat pembebanan terhadap kapasitas nominal dari struktur tersebut. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis struktur fly over P106-P107 (Sta ~ Sta ) Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok seksi E2-A terhadap beban gempa. Hasil analisis yang berupa perhitungan jumlah tendon dan tulangan kemudian dibandingkan dengan kondisi eksisting. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil dan lingkungan. Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan beberapa ruang lingkup sebagai berikut : 1. Analisis dilakukan pada struktur P106-P107 (Sta ~ Sta ). Jenis pembebanan yang termasuk ke dalam analisis adalah : berat sendiri, beban mati tambahan, beban lalu lintas, prategang, suhu, gaya rem, tumbukan, beban angin, dan beban gempa. 2. Struktur fly over yang ditinjau adalah slab, girder, pier head, dan pier. 3. Analisis ketahanan gempa dilakukan dengan mengacu pada Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 menggunakan metode analisis gempa dinamis. 4. Pemodelan struktur dan analisis gaya dalam dilakukan menggunakan program CSI Bridge Versi Analisis dilakukan dengan membandingkan jumlah tendon dan tulangan hasil evaluasi dengan kondisi eksisting.

16 3 TINJAUAN PUSTAKA Jembatan Jembatan merupakan salah satu infrastruktur yang berperan penting dalam kehidupan manusia. Jembatan juga menjadi elemen kunci dalam sebuah sistem transportasi karena merupakan pengontrol kapasitas daripada sistem tersebut, baik dari segi berat maupun volume lalu lintas. Berdasarkan bahan konstruksinya jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain jembatan kayu, jembatan beton bertulang, jembatan beton prategang, jembatan baja, dan jembatan komposit. Penggunaan bahan penyusun jembatan tergantung daripada kebutuhan desain konstruksi (Supriyadi dan Muntohar. 2007) Secara umum struktur suatu jembatan dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu struktur atas dan struktur bawah. Struktur atas (superstructure) merupakan bagian yang menerima beban langsung yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati tambahan, beban lalu-lintas, dan beban lingkungan. Struktur atas jembatan umumnya meliputi slab lantai kendaraan, girder, balok diafragma, dan tumpuan (bearing). Struktur bawah (substructure) jembatan berfungsi memikul seluruh beban struktur atas dan beban lain yang ditimbulkan oleh lingkungan untuk disalurkan ke dalam tanah. Struktur bawah terdiri dari kolom (pier), pile cap, dan pondasi (Barker and Pucket. 2007) Gambar 2. Contoh Struktur Sebuah Jembatan Sumber : Beton Prategang (Prestressed Concrete) Beton memiliki kuat tekan yang tinggi, namun lemah terhadap kuat tarik. Gaya tarik yang bekerja tersebut dapat menyebabkan retak (crack) dan patah. Beton polos (unreinforced concrete) hanya dapat digunakan pada kasus material mengalami beban tekan atau pada kondisi tegangan tarik yang sangat rendah, sehingga beton perlu diperkuat dengan tulangan baja yang memiliki kuat tarik tinggi. Pada beton bertulang, retak dan defleksi pada dasarnya tidak dapat kembali apabila komponen struktur tersebut telah mencapai kondisi batas pada saat mengalami beban kerja. Karena rendahnya kapasitas tarik pada beton, maka retak lentur terjadi pada taraf pembebanan yang masih rendah. Untuk mengurangi

17 4 atau mencegah berkembangnya retak tersebut, gaya konsentris atau eksentris diberikan dalam arah longitudinal elemen struktural. Gaya ini mencegah berkembangnya retak dengan cara mengeliminasi atau sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan torsional penampang tersebut. Gaya longitudinal tersebut merupakan gaya prategang, yaitu gaya tekan yang memberikan prategangan pada penampang di sepanjang bentang suatu elemen struktural sebelum bekerjanya beban mati dan beban hidup transversal atau beban hidup horizontal transien (Nawy. 2001). Beton prategang adalah beton bertulang yang diberi tegangan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja. Pada beton bertulang, tulangan di dalam komponen struktur tidak memberikan gaya dari dirinya pada komponen struktur tersebut, suatu hal yang berlawanan dengan aksi baja prategang. Baja tendon yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya prategang di dalam komponen struktur prategang secara aktif memberikan beban awal pada komponen struktur, sehingga memungkinkan terjadinya pemulihan retak dan defleksi. Apabila kuat tarik lentur beton terlampaui, komponen struktur prategang mulai beraksi seperti elemen beton bertulang (Nawy. 2001). Gambar 3. Konsep Perbedaan Beton Bertulang (Reinforced Concrete) dan Beton Prategang (Prestressed Concrete) Sumber : Pada beton prategang, tegangan permanen diberikan di komponen struktur sebelum seluruh beban mati dan beban hidup bekerja agar tegangan tarik netto yang ditimbulkan oleh beban-beban tersebut dapat dieliminasi atau sangat dikurangi. Komponen struktur prategang mempunyai tinggi lebih kecil dibandingkan beton bertulang untuk kondisi bentang dan beban yang sama, akibat eliminasi tegangan tarik netto yang ditimbulkan oleh beban dengan adanya struktur prategang (Nawy. 2001). Terdapat dua teknik prategang pada beton, yaitu pre-tensioning dan posttensioning. Teknik pre-tensioning adalah pemberian tegangan pada tendon sebelum beton dicor. Teknik ini pada prinsipnya digunakan untuk

18 konstruksi jembatan bentang pendek yang menggunakan balok jembatan standar. Teknik post-tensioning merupakan pemberian tegangan yang dilakukan setelah beton dicor. Standar Perencanaan Jembatan Terdapat dua pendekatan dalam perencanaan sebuah struktur jembatan, yaitu rencana tegangan kerja dan rencana keadaan batas (ultimit). 1. Rencana Tegangan Kerja Pendekatan ini merupakan pendekatan elastis yang digunakan untuk memperkirakan kekuatan atau stabilitas dengan membatasi tegangan dalam struktur sampai tegangan izin. Tegangan izin tersebut dibuat dengan membuat beberapa toleransi untuk stabilitas tidak linear dan pengaruh bahan pada kekuatan struktur terisolasi, dengan membagi kekuatan ultimate dengan faktor keamanan (SF). 5 Pendekatan menggunakan tegangan kerja memiliki kelemahan, yaitu kurangnya efisiensi dalam mencapai tingkat keamanan yang konsisten bila faktor keamanan digunakan pada bahan saja. 2. Rencana Keadaan Batas (Ultimate) Pada rencana keadaan batas, margin keamanan digunakan lebih merata pada seluruh struktur melalui penggunaan faktor keamanan parsial. Tidak seperti cara tegangan kerja yang mana faktor keamanan digunakan hanya untuk bahan, dalam rencana keadaan batas faktor keamanan terbagi antara beban dan bahan. faktor reduksi kekuatan x kapasitas nominal faktor beban x beban nominal Rencana keadaan batas lebih rasional dibandingkan pendekatan tegangan kerja. Perencanaan yang dihasilkan oleh penggunaan prinsip keadaan batas akan lebih ekonomis dan akan menghasilkan jembatan dengan kemampuan kapasitas dan kekuatan yang merata. Pembebanan Pada Jembatan Jenis-jenis beban yang perlu diperhitungkan dalam merancang suatu jembatan menurut RSNI T tentang Standar Pembebanan untuk Jembatan adalah sebagai berikut : 1. Beban Mati (Dead Load) Berat sendiri dan beban mati tambahan termasuk ke dalam kategori beban mati. A. Berat Sendiri Berat sendiri struktur, merupakan semua beban tetap yang berasal dari berat bangunan dan elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya. Termasuk dalam hal ini adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan

19 6 elemen struktural ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap. Perhitungan berat sendiri dapat dilakukan menggunakan rumus : Keterangan : : berat komponen persatuan volume (kn/m 3 ) : bentang jembatan (m) : luas penampang (m 2 ) Nilai berat komponen persatuan volume atau berat isi untuk berbagai jenis bahan telah tercantum pada RSNI T Tabel 1. Berat Jenis untuk Beban Mati (kn/m3) (1) No Bahan Berat/Satuan Isi (kn/m 3 ) KerapatanMasa (kg/m 3 ) 1 Campuran aluminium Lapisan permukaan beraspal Besi tuang Timbunan tanah dipadatkan Kerikil dipadatkan Aspal beton Beton ringan Beton Beton prategang Beton bertulang Timbal , Lempung lepas Batu Pasangan Neoprin Pasir kering Pasir basah Lumpur lunak Baja Kayu (ringan) Kayu (keras) Air murni Air garam Besi tempa

20 B. Beban Mati Tambahan (Superimposed Dead Load) Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur jembatan. Beban mati tambahan dapat berupa utilitas pada saat pengerjaan jembatan, berat pelapisan kembali permukaan jembatan, parapet, trotoar, lampu jembatan, pipa air serta sarana lainnya yang dipikul langsung oleh jembatan. 2. Beban Hidup (Live Load) Beban hidup terdiri dari semua beban bergerak yang bekerja pada deck jembatan. Beban hidup terdiri dari beban kendaraan, kereta, maupun beban pejalan kaki. Beban hidup dapat tersebar merata sepanjang deck seperti beban padatnya lalu lintas dan beban kereta api yang panjang, ataupun dapat berupa beban terpusat seperti beban truk berat tunggal, poros, dan lokomotif. Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban lajur D dan beban truk T. A. Beban Lajur D Beban Lajur D bekerja pada seluruh lebar lajur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan rangkaian kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur D yang bekerja tergantung pada lebar lajur kendaraan jembatan. Beban lajur D terdiri dari beban terbagi rata (BTR) yang digabung dengan beban garis (BGT). Beban Terbagi Rata (BTR) Beban terbagi rata mempunyai intensitas q (KPa), dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani L seperti berikut : L 30 m : q = 9.0 kpa (2) 15 L > 30 m : q = 9.0 ( 0.5 ) kpa (3) L Dengan pengertian : q = intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan Beban Garis Terpusat (BGT) Beban garis dengan intensitas p kn/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49.0 kn/m. B. Beban Truk T Pembebanan truk T merupakan kendaraan berat dengan jumlah 3 as. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai yang dimaksud agar mewakili pengaruh roda kendaraan berat. Terlepas dari panjang jembatan atau susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk T yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana. Kendaraan truk T harus ditempatkan ditengah-tengah lajur lalu lintas rencana. 7

21 8 3. Beban Angin Tabel 2. Faktor Beban Akibat Beban Angin Lokasi Keadaan Batas sampai 5 km dari pantai (m/detik) > 5 km dari pantai (m/detik) Daya Layan Ultimit Faktor beban tersebut tidak berlaku untuk jembatan besar atau penting, seperti yang ditentukan oleh instansi yang berwenang. Jembatan-jembatan demikian harus diselidiki secara khusus akibat pengaruh beban angin, termasuk respons dinamis jembatan. Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat pengaruh angin T EW tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut : Keterangan : T E = C w w 2 A b [kn] (4) w : kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau : koefisien seret : luas koefisien bagian samping jembatan (m 2 ) Tabel 3. Koefisien Seret Tipe Jembatan Bangunan atas massif b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d 6.0 Bangunan atas rangka Keterangan : b : lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d : tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif *Harga antara dari b/d bias diinterpolasi linier Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, harus dinaikkan sebesar 3 % untuk setiap superelevasinya, dengan kenaikan maksimum 2.5 %. 4. Beban Gempa Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan diatur dalam SNI 2833:2008. Standar tersebut membahas analisis dinamis dan digunakan untuk merencanakan struktur jembatan tahan gempa sehingga kerusakan terjadi setempat dan mudah diperbaiki, struktur tidak runtuh dan dapat dimanfaatkan kembali. Analisis dinamis diperlukan sebagai verifikasi, bila kinerja struktur terhadap gempa tidak diwakili sepenuhnya oleh prosedur perhitungan statis dan semi dinamis. Cara spektral moda tunggal dan majemuk dengan atau tanpa pengaruh interaksi tanah merupakan perhitungan semi-dinamis. Analisis dinamis dengan cara riwayat waktu sering menggunakan rekaman akselerasi gempa dari luar, sehingga perlu disesuaikan dengan akselerasi puncak (Peak Ground Acceleration) untuk wilayah gempa yang ditinjau. Pilihan prosedur analisis gempa

22 tergantung pada tipe jembatan, besarnya koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan. Perencanaan suatu struktur tahan gempa perlu mempertimbangkan faktor percepatan puncak (PGA), respon spektra percepatan di batuan dasar untuk perioda pendek 0.2 detik (Ss) dan untuk perioda 1.0 detik (S 1 ). Ketiga nilai tersebut dapat diperoleh menggunakan peta Hazard gempa Indonesia Penentuan kelas situs tanah (klasifikasi site) merupakan tahapan awal dalam perencanaan beban gempa, dengan terlebih dahulu mencari nilai N. N = m Σ i=1 ti m (5) Σ t i=1 i Ni Kelas situs tanah dapat ditentukan berdasarkan Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 menggunakan tabel berikut. Tabel 4. Penentuan Kelas Situs Tanah Kelas Situs (m/detik) S u(kpa) SA (Batuan Keras) > 1500 N/A N/A SB (Batuan) N/A N/A SC (Tanah Keras) > 50 > 100 SD (Tanah Sedang) SE (Tanah Lunak) < 175 < 15 < 50 Setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3m tanah dengan karakteristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas PI > Kadar air w 40 % dan 3. Kadar geser niralir Su < 25 kpa SF (Tanah Khusus) Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut : 1. Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersegmentasi rendah 2. Lempung sangat organik atau gambut (ketebalan H > 3 m) 3. Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7.5 m dengan PI > 7.5) 4. Lapisan lempung lunak/medium kaku (ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kpa Keterangan : N/A = tidak dapat dipakai Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 Selanjutnya akselerasi respons spektra puncak dapat dihitung dengan persamaan : S MS = F a. S s (6) S M1 = F v. S 1 (7) Keterangan : S MS = akselerasi respons spektra puncak pada periode pendek S M1 = akselerasi respons spektra puncak pada periode 1 detik S s = nilai spektra percepatan untuk periode pendek 0.2 detik di batuan dasar S 1 = nilai spektra percepatan untuk periode 1.0 detik di batuan dasar F a = koefisien periode pendek F v = koefisien periode 1 detik Nilai koefisien dan dapat ditentukan menggunakan Tabel 4 dan 5. Nilai S s dan S 1 diperoleh dari Peta Hazard Gempa Indonesia

23 10 Tabel 5. Nilai Koefisien F a Ss Klasifikasi Site S S 0.25 S S = 0.5 S S = 0.75 S S = 1.0 S S 1.25 S A S B S C S D S E S F SS Tabel 6. Nilai Koefisien F v Klasifikasi Site S S 1 = 0.2 S 1 = 0.3 S 1 = 0.4 S S A S B S C S D S E S F Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia Desain parameter akselerasi spektra dihitung menggunakan persamaan : S DS = S MS (8) S D1 = S M1 (9) *Faktor diperoleh dari hasil konversi dari gempa 2500 tahun ke gempa 100 tahun Pembuatan respon spektrum menggunakan persamaan berikut : S a = S DS T T o ) ; untuk (10) S a = S DS ; untuk (11) S a = S D1 T ; untuk (12) S a = S D1T L ; untuk (13) T 2 Nilai dan dihitung menggunakan persamaan : dimana, T L S a S DS T 0 = 0.2 S D1 (14) S DS T S = S D1 (15) S DS = waktu transisi periode panjang = akselerasi spektra = desain parameter akselerasi respon spektra periode pendek S D1 = desain parameter akselerasi respon spektra periode 1 detik S MS = akselerasi respon spektra puncak periode pendek S M1 = akselerasi respon spektra puncak periode 1 detik Berdasarkan nilai S a dan T dapat dibuat grafik respon spektrum seperti berikut. S 1 SS

24 11 Gambar 4. Desain Respon Spektrum Sumber : ASCE Gambar 5. Peta Respon Spektra Percepatan 0.2 Detik (S S ) di Batuan Dasar (S B ) untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun Gambar 6. Peta Respon Spektra Percepatan 1.0 Detik (S 1 ) di Batuan Dasar (S B ) untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010

25 12 Desain dan Perhitungan Balok Rumus-rumus yang digunakan pada analisis struktur balok mengacu pada RSNI T dan RSNI T Tulangan lentur balok Tegangan analitis batas baja prategang f ps (untuk perhitungan kekuatan batas nominal penampang beton prategang) harus diambil tidak melebihi f py. Jika tidak tersedia perhitungan yang lebih tepat, dan tegangan efektif pada tendon f pe tidak kurang dari 0,5 f pu, tegangan analitis batas baja prategang f ps dalam tendon yang terlekat penuh, dapat diambil sebesar: f ps = f pu (1- p β 1 [ρ p f pu f c d d p ω - ω ]) (16) Jika pengaruh tulangan tekan diperhitungkan pada saat menghitung f ps dengan d f pu persamaan (16) maka nilai [ρ p ω - ω ] harus diambil tidak kurang dari f c d p 0.17 dan nilai d tidak lebih dari Keterangan : = faktor yang memperhitungkan jenis tendon prategang, dengan nilai ; p 0.55 untuk f py f pu untuk f py f pu untuk f py f pu 0.90 β 1 = faktor tinggi blok tegangan tekan persegi ekuivalen beban, dimana β 1 = 0.85 untuk f c 30 MPa β 1 = (f c - 30) untuk f c 30 MPa (17) Perencanaan momen lentur harus didasarkan pada : M u M n (18) Nilai M n dihitung dengan persamaan : M n = 0.8 *A ps f ps (d - a ) A 2 s f y (d - a )+ (19) 2 Jarak antar tulangan dihitung menggunakan persamaan : A ps f ps A s f y = 0.85 f c ab (20) 2. Tulangan Geser Balok Perencanaan tulangan geser harus didasarkan pada : u n (21) Dimana nilai adalah kuat geser nominal yang dihitung menggunakan persamaan : n= c s (22) Kuat geser yang disumbangkan oleh beton pada struktur yang dibebani geser dan lentur saja dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut :

26 13 c= ( f c ) b 6 wd (23) Kuat geser yang disumbangkan oleh tulangan geser untuk tulangan geser yang tegak lurus terhadap sumbu aksial komponen struktur dapat dihitung menggunakan persamaan : s= A v f y d (24) s Kekuatan lentur dari balok beton bertulang sebagai komponen struktur jembatan harus direncanakan dengan menggunakan cara ultimit atau cara Perencanaan berdasarkan Beban dan Kekuatan Terfaktor (PBKT). 3. Kekuatan Puntir Balok Kekuatan puntir balok harus didasarkan pada : T u T n (25) Dimana puntir nominal T n bisa dihitung sebagai penjumlahan dari puntir nominal yang disumbangkan oleh beton Tc dan puntir nominal yang disumbangkan oleh tulangan T s dengan rumus : T n = T c T s (26) Dimana : T c = J t (0.3 f c ) 1 10 f pe f c (27) T s = f y ( A sw ) 2 A s ct cot t (28) Persamaan tersebut digunakan dalam menghitung nilai kekuatan puntir nominal tulangan, dengan nilai t = 45 o untuk beton non prategang dan t=37.5 o untuk beton prategang. Untuk sengkang tertutup dapat dihitung : A sw 0.2 y 1 (29) s f yf T n = 2A oa t f yv cot (30) s Dengan dapat diambil sebesar 0.85 Gambar 7. Areal A oh

27 14 Tulangan longitudinal tambahan yang diperlukan untuk menahan puntir dapat dihitung menggunakan persamaan A l = ( A t ) ρ f yv cot 2 (31) s h f yt Desain dan Perhitungan Kolom Pengaruh kelangsingan kolom dapat diabaikan untuk komponen struktur tekan tak bergoyang apabila dipenuhi : kl u r 34- (12 M 1 M 2 ) (32) Untuk komponen struktur tekan bergoyang, pengaruh kelangsingan dapat diabaikan apabila kl u r 22 (33) Beberapa persyaratan tulangan memanjang untuk kolom antara lain : memiliki luas tidak kurang dari 0.01 A g dan tidak melebihi 0.08 A g, kecuali jika jumlah dan penempatan tulangan mempersulit penempatan dan pemadatan beton pada sambungan dan persilangan dari bagian-bagian komponen maka batas maksimal rasio tulangan perlu dikurangi. Rasio tulangan spiral ρ s tidak boleh kurang dari : ρ s = 0.45 ( A g A c -1) f c f y (34) Software CSI Bridge Computers and Structures, Inc (CSI) Bridge merupakan salah satu software yang dikembangkan oleh pihak CSI yang merupakan pelopor dalam pengembangan software untuk analisis struktur dan gempa. Tahap pemodelan, analisis, dan desain dari struktur sebuah jembatan telah diintegrasikan dalam software CSI Bridge untuk menciptakan perangkat komputer engineering yang mendasar. Dengan menggunakan CSI Bridge, dapat didesain jembatan beton maupan baja dengan cepat dan mudah. Fitur parametric modeller memungkinkan pengguna untuk membuat model jembatan sederhana hingga kompleks dan membuat perubahan secara efisien dalam melakukan kontrol pada desain. ( Software PCA Col PCAColumn (PCA Col) merupakan software yang dirancang untuk mendesain dan memeriksa kapasitas penampang beton bertulang terhadap gaya aksial dan momen lentur. Bentuk penampang benton dapat berupa persegi empat, lingkaran, hingga tidak beraturan dengan berbagai macam susunan dan pola tulangan. Selain itu, efek kelangsingan kolom juga dapat diperhitungkan. Dari program tersebut dapat diperoleh diagram interaksi gaya aksial (P) dan momen lentur (M) baik dalam sumbu uniaksial maupun biaksial, dimana Mx dan My juga dapat diplot terhadap sumbu biaksial dari kolom dan dinding geser yang tidak beraturan. (

28 15 METODOLOGI Waktu dan Tempat Penelitian dilakukan pada bulan Februari Juni 2013 yang diawali dengan pengumpulan data. Data penelitian diperoleh dari Satuan Kerja Pelaksanaan Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A. Struktur yang ditinjau adalah fly over P106-P107 (Sta ~ Sta ). Gambar 8. Denah Lokasi Proyek yang Ditinjau Proyek pembangunan jalan bebas hambatan Tanjung Priok merupakan program strategis pemerintah dalam rangka meningkatkan kapasitas jaringan transportasi kota Jakarta, khususnya Jakarta Utara. Proyek ini menjadi salah satu upaya pengembangan Kawasan Strategis Nasional Tanjung Priok sebagai pusat kegiatan ekspor-impor yang saat ini telah menempati peringkat ke-24 dunia untuk arus peti kemas. Jalan bebas hambatan yang dibangun berfungsi sebagai jalan pintas untuk meningkatkan akses terhadap pelabuhan dan dalam jangka panjang juga berfungsi sebagai penghubung ruas tol Jakarta Outer Ring Road (JORR) dengan Jakarta Inter Urban Toll (JIUT). Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Komputer Intel Core TM Duo Processor T Program CSI Bridge Versi 15 dan PCA Col 3. Program Microsoft Office Excel Program Autocad 2010 Bahan penelitian merupakan data sekunder berupa shop drawing Proyek Jalan Bebas Hambatan Tanjung Priok Seksi E2-A yaitu data struktur P106-P107.

29 16 Penggunaan shop drawing dikarenakan belum tersedianya data as built drawing. Data-data yang diperoleh meliputi : 1. Denah dan gambar detail struktur fly over P106-P107, yang meliputi layout fly over, dimensi struktur jembatan, serta gambar detail tendon dan tulangan. Struktur yang ditinjau memiliki kriteria desain sebagai berikut : a) Slab Kuat tekan beton ( ) = 30 MPa Modulus elastisitas beton ( ) = MPa = MPa Mutu Baja, Tegangan leleh baja ( ) = 390 MPa b) PCU Girder Kuat tekan beton ( ) = 40 MPa Modulus elastisitas beton ( ) = MPa = MPa Modulus elastisitas baja ( ) = MPa Mutu Baja, Tegangan leleh baja ( ) = 390 MPa Kuat tarik putus ( = 1860 MPa Kuat leleh baja prategang ( ) = 1670 MPa c) Pier Head Kuat tekan beton ( ) = 35 MPa Modulus elastisitas beton ( ) = MPa = MPa Modulus elastisitas baja ( ) = MPa Mutu Baja, Tegangan leleh baja ( ) = 390 MPa Kuat tarik putus ( = 1860 MPa Kuat leleh baja prategang ( ) = 1670 MPa d) Pier Tipe = Y Pier Kuat tekan beton ( ) = 30 MPa Modulus elastisitas beton ( ) = MPa = MPa Mutu Baja, Tegangan leleh baja ( ) = 390 MPa Modulus elastisitas baja ( ) = MPa Tinggi pier ( ) = 22 m Lebar pier ( = 3.5 m Tebal pier ( ) = 4.5 m e) Data soil investigation : Bore Log (Lampiran 2) 2. Standar dan peraturan perencanaan sebagai berikut : RSNI T Pembebanan untuk Jembatan SNI 2833 : 2008 Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan RSNI T Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan SNI Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung

30 17 Tahapan Penelitian Tahapan penelitian tersaji dalam diagram alir sebagai berikut. Mulai Pengumpulan Data Penelitian dan Bahan Rujukan Program CSI Bridge Pemodelan Struktur Input Pembebanan Input Spektrum Gempa Gaya Dalam M u u T u M n n T n Tidak Desain Ulang Tulangan Ya Aman Selesai Gambar 9. Diagram Alir Penelitian Keterangan : 1. Data sekunder merupakan shop drawing kontraktor PT. Obayashi-Jaya Konstruksi JO yang digunakan dalam penelitian ini sebagai acuan dalam pemodelan jembatan. 2. Peraturan dan standar perencanaan terkait dengan penelitian ini adalah Standar Nasional Indonesia. Peraturan pembebanan jembatan terdapat dalam RSNI T Perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan terdapat dalam SNI 2833 : Perencanaan struktur beton untuk jembatan terdapat dalam RSNI T

31 18 3. Program CSI Bridge digunakan untuk mempermudah dalam menganalisis gaya dalam (internal force) yang bekerja akibat pembebanan. Setelah dilakukan pemodelan struktur, input pembebanan dan respon spektrum, dapat diperoleh nilai gaya dalam ultimit. Analisis gaya dalam dilakukan dengan membandingkan gaya dalam ultimit yang terjadi akibat pembebanan dengan kapasitas nominal struktur fly over yang ditinjau. Pemodelan Struktur a) Layout fly over Struktur fly over P106-P107 (Sta ~ Sta ) terdiri dari 2 ruas jembatan kiri dan kanan, dimana panjang 1 bentang (span) sebesar m dengan jumlah bentang yang dianalisis sebanyak 3 span. Pendefinisian layout fly over pada program CSI Bridge dapat menggunakan bridge wizard di menu Home. Gambar 10. Layout Line Struktur Fly Over b) Material konstruksi dan penampang Beton dengan = 30 MPa untuk slab dan pier Beton dengan = 35 MPa untuk pier head Beton dengan = 40 MPa untuk PCU Girder Baja tulangan U39 dengan = 390 MPa Baja tendon dengan f py =1670 MPa dan f pu = 1860 MPa

32 Input material dilakukan pada menu Home-Bridge Wizard-Materials seperti pada Gambar 12 berikut. Sedangkan pemodelan penampang dilakukan pada menu Components-Properties-Frame Properties-New-Frame Section Property Type : concrete-precast U. 19 Gambar 11. Input Material dan Penampang PCU Girder Pendefinisian jumlah girder, jarak antar girder, dan tebal slab dilakukan pada menu Components-Superstructure Deck Sections-New-Precast U Girder. Gambar 12. Penampang Superstruktur Jembatan

33 20 c) Jenis perletakan adalah tipe sendi-rol yang didefinisikan pada menu Home- Bridge Wizards-Bearings. Gambar 13. Jenis Perletakan d) Input pembebanan Kombinasi pembebanan mengacu pada RSNI T Input kombinasi pembebanan dilakukan pada menu Design/Rating Load Combination Add New Load Combination Masukkan Load Case Name Load Case Type Scale Factor OK. Contoh kombinasi pembebanan yang telah diinputkan pada CSI Bridge terlihat pada gambar berikut. Gambar 14. Input Kombinasi Pembebanan e) Input Respon Spektrum Berdasarkan Peta Hazard Gempa 2010, dibuat respon spektrum untuk analisis beban gempa dinamis yang kemudian diinputkan ke dalam program

34 CSI Bridge. Respon spektrum diinputkan pada menu Loads Functions Respon Spectrum Add New Function Pilih User Masukkan Damping Ratio 0.05 Masukkan nilai Period dan Acceleration (Diperoleh dari hasil perhitungan berdasarkan Peta Hazard Gempa 2010) OK. Pembuatan respon spektrum gempa secara lebih rinci dijelaskan pada bab pembahasan. 21 Gambar 15. Input Respon Spektrum Wilayah Jakarta f) Hasil Gaya Dalam Setelah pemodelan struktur, input pembebanan dan respon spektrum, struktur dapat dianalisis pada menu Analysis Run Analysis Pilih Load Case yang ingin dianalisis Run Analysis. Hasil gaya dalam dapat ditampilkan pada menu Home Display Show Bridge Superstructure Forces. Gambar 16. Contoh Momen Akibat Kombinasi Pembebanan

35 22 HASIL DAN PEMBAHASAN Model Struktur Jembatan Struktur fly over P106-P107 (Sta ~ Sta ) terdiri dari 2 ruas jembatan kiri dan kanan, dengan panjang total m. Struktur terdiri dari 3 span, dimana panjang satu span m. Superstruktur jembatan ruas kiri terdiri dari 4 girder dan ruas kanan terdiri dari 5 girder dengan tipe PCU dan memiliki superelevasi sebesar 2 %. Struktur fly over tersebut ditopang oleh dua kolom cast in site tipe Y-Pier dengan tinggi 22 m. Gambar 17. Pemodelan Struktur Fly Over 14.5 m 18 m Gambar 18. Tampak Depan Struktur Fly Over L total = m Gambar 19. Tampak Samping Struktur Fly Over

36 23 Input Pembebanan Pembebanan yang diinputkan pada program CSI Bridge mengacu pada RSNI T (Tabel 40) mengenai Peraturan Pembebanan untuk Jembatan dengan ragam kombinasi pada kondisi ultimit (Ultimate Limit States) sebagai berikut. Tabel 7. Kombinasi Pembebanan Nama Kombinasi Aksi Permanen Aksi Transien Aksi Khusus EQ- MS MA PS TD TT TB ET EW T TC X EQ- Y ULS-1A ULS-1B ULS-1C ULS-1D ULS-4A ULS-5A ULS-5B ULS-5C ULS-5D ULS-5E ULS-5F ULS-5G ULS-5H ULS-5I ULS-5J ULS-5K ULS-5L ULS-5M ULS-5N ULS-5O ULS-5P ULS-6A ULS-6B Keterangan : MS MA PS TD TT TB ET EW T TC EQ-X EQ-Y = Berat Sendiri = Beban Mati Tambahan = Pengaruh Prategang = Beban Lajur D = Beban Truk T = Gaya Rem = Beban Temperatur = Beban Angin = Beban Tumbukan = Beban gempa dalam arah X = Beban gempa dalam arah Y

37 24 Besarnya nilai beban-beban yang terjadi dapat dijabarkan dalam contoh perhitungan sebagai berikut : 1. Berat sendiri PCU-Girder dan Slab w c girder = 25 kn/m 3 w c slab = w c pier = 24 kn/m 3 Luas (A) girder = A satu girder x jumlah girder = m 2 x 9 = m 2 A slab = tebal slab x lebar total jembatan = 0.25 m x (18 m+14.5 m) = m 2 Berat girder = A girder x panjang total jembatan x w c girder = m 2 x m x 25 kn/m 3 Berat slab = kn = A slab x panjang total jembatan x w c slab = m 2 x m x 24 kn/m 3 = kn Pier A pier segmen 1 = 2 m x 4.5 m = 9 m 2 A pier segmen 2 = m 2 Panjang pier segmen 1 = m Panjang pier segmen 2 = m Berat pier segmen 1 = A pier x panjang pier x w c pier = 9 m 2 x m x 24 kn/m 3 = kn Berat pier segmen 2 = A pier x panjang pier x w c pier = m 2 x m x 24 kn/m 3 = kn Berat pier Total berat sendiri = kn kn = kn = Berat girder + slab + pier = kn kn kn = kn 2. Beban Mati Tambahan Aspal w c aspal = 22 kn/m 3 Tebal aspal = 7.5 cm Perhitungan beban mati tambahan dengan menggunakan persamaan (1) dapat dijabarkan sebagai berikut: Berat aspal = w c.l.a = 22 kn/m 3 x m x (32.5 m x m) = kn Parapet w c parapet = 24 kn/m 3 A parapet = m 2 Berat parapet = w c.l.a = 24 kn/m 3 x m x m 2 = kn Total beban mati tambahan = berat aspal + parapet = kn kn = kn

38 3. Beban Lajur D Beban Terbagi Rata (BTR) Terdiri dari 7 kombinasi arah longitudinal dengan jumlah lajur : jembatan ruas kiri = 4 lajur dan jembatan ruas kanan = 5 lajur. Total kombinasi arah longitudinal : Jembatan Kiri = 7 x 4 = 28 kombinasi Jembatan Kanan = 7 x 5 = 35 kombinasi Terdiri dari 3 kombinasi dalam arah transversal dengan jarak dan intensitas beban sebagai berikut : Jembatan Kiri Tipe 1 Tipe 2 Tipe m 2 m 1 m 11 m 1 m 2 m 11 m Keterangan : 100 % 50 % Gambar 20. Distribusi Beban D Arah Transversal Jembatan Bagian Kiri Total jumlah kombinasi beban D = kombinasi longitudinal x kombinasi transversal = 28 x 3 = 84 kombinasi Jembatan Kanan Tipe 1 Tipe 2 Tipe m 2.75 m m m m 2.75 m m Keterangan : 100 % 50 % Gambar 21. Distribusi Beban D Arah Transversal Jembatan Bagian Kanan Total jumlah kombinasi beban D = kombinasi longitudinal x kombinasi transversal = 35 x 3 = 105 kombinasi Nilai q dihitung menggunakan persamaan (3) untuk panjang 1 bentang > 30 m, dimana panjang 1 span fly over = m. Contoh perhitungan nilai q sebagai berikut : q = 9.0 ( ) = 8.28 kpa

39 26 Tabel 8. Kombinasi Beban D Arah Longitudinal Jembatan Nama Span yang Dibebani Total Panjang Kombinasi Span Span Span q (kn/m 2 ) Dibebani (m) BTR diinputkan dalam bentuk beban garis, sehingga nilai q (kn/m 2 ) dikalikan lebar lajur yang dibebani (m). Beban Garis Terpusat (BGT) BGT diinputkan dalam bentuk beban titik pada program CSI Bridge sehingga nilai intensitas p dikalikan dengan lebar lajur yang dibebani (m). Beban garis = intensitas p x lebar lajur = 49 kn/m x 3.5 m = kn Dalam input BGT pada program, digunakan faktor beban dinamis senilai Beban Truk T Kendaraan truk yang digunakan adalah truk dengan berat 50 ton. Gambar 22. Input Beban Truk T 5. Gaya Rem Gaya rem diinputkan sebagai beban titik dengan nilai sebagai berikut : Jembatan Kiri Gaya rem per pier = nilai q terbesar x lebar lajur x panjang 1 span jembatan x 5 %

40 27 Jembatan Kanan = 9 kn m2 x 14.5 m x m x 5 % 2 Gaya rem per pier = 9 kn m2 x 18 m x m x 5 % 2 6. Pengaruh Temperatur = kn = kn Gambar 23. Input Pengaruh Temperatur 7. Beban Angin Diketahui : Cw = 1.25 (Tabel 3) Vw = 35 m/s (Tabel 2) Ab = m 2 Dengan menggunakan persamaan (4), T E = C w w 2 A b = x 1.25 x 35 2 x = kn T EW per pier = kn 4 = kn 8. Tumbukan 100 kn Fy 10 o 0 0 Fx x Gambar 24. Proyeksi Tumbukan pada Pier Terhadap Sumbu X dan Sumbu Y

41 28 Tumbukan pada pier diinputkan sebagai beban titik dengan perhitungan sebagai berikut : Fx = 100 kn x sin 10 0 = kn Fy = 100 kn x cos 10 0 = kn 9. Beban Gempa Pada penelitian ini, analisis gempa dinamis dilakukan menggunakan grafik respon spektrum. Dalam pembuatan respon spektrum, terlebih dahulu dilakukan klasifikasi site (jenis tanah) lokasi yang ditinjau berdasarkan hasil penyelidikan tanah (bore log). Dari data bore log dapat dihitung nilai rata-rata hasil uji penetrasi standar (SPT) menggunakan persamaan (5) dengan hasil yang tertera pada tabel berikut ini. Tabel 9. Perhitungan Nilai Lapisan Kedalaman NSPT Tebal (Tebal/SPT) Diperoleh = dimana Σ Tebal Σ SPT yang menunjukkan bahwa jenis tanah wilayah Tanjung Priok termasuk kelas situs E, yaitu jenis tanah lunak (Tabel 4). Selanjutnya dihitung nilai akselerasi respons spektra puncak untuk periode pendek dan periode 1 detik, dan desain akselerasi respon spektra.

42 29 Gambar 25. (a) Peta Percepatan Puncak (PGA) wilayah Jakarta; (b) Peta Respon Spektra 0.2 detik (S s ) wilayah Jakarta untuk Probabilitas Terlampaui 2 % dalam 50 Tahun; (c) Peta Respon Spektra 1 detik (S 1 ) wilayah Jakarta untuk Probabilitas Terlampaui 2 % dalam 50 Tahun PGA (Peak Ground Acceleration) merupakan percepatan maksimum yang menunjukkan intensitas daripada pergerakan lapisan tanah. Berdasarkan Gambar 8 dapat diketahui bahwa wilayah yang ditinjau (Tanjung Priok, Jakarta Utara) memiliki nilai PGA g. Pendekatan angka menggunakan skala batas atas dari nilai yang diketahui, sehingga diambil nilai 0.4 g. Wilayah Jakarta terdapat pada zona dengan nilai respon spektra 0.2 detik probabilitas terlampaui 2 % dalam 50 tahun (S s ) = 0.7 g dan nilai respon spektra 1 detik probabilitas terlampaui 2 % dalam 50 tahun ( S 1 ) = 0.3 g. Kemudian dengan interpolasi nilai S s dan S 1 menggunakan Tabel 5 & 6, untuk tanah kelas E diperoleh nilai F a dan F v berturutturut sebesar 1.3 dan 2.8. Akselerasi respons spektra puncak periode pendek (S MS ) dapat dihitung dengan persamaan (6), sehingga S MS = 1.3 x 0.7 = Akselerasi respons spektra puncak periode 1 detik (S M1 ) dapat dihitung dengan persamaan (7), sehingga S M1 = 2.8 x 0.3 = Selanjutnya, desain parameter akselerasi respon spektra periode pendek dapat dihitung dengan persamaan (8), sehingga S DS = = dan nilai desain parameter respon spektra periode 1 detik dapat dihitung dengan persamaan (9), sehingga S D1 = = Faktor diperoleh dari konversi penggunaan peta gempa 2500 tahun ke gempa 100 tahun karena struktur yang ditinjau merupakan jembatan khusus dengan umur rencana 100 tahun. Nilai Sa dihitung menggunakan persamaan yang hasilnya disajikan pada Tabel 10. Nilai T dan Sa diplot membentuk grafik respon spektrum untuk analisis beban gempa dinamis yang kemudian diinputkan ke dalam program CSI Bridge.