PENINJAUAN ULANG STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA BATU KUDO KABUPATEN SOLOK

Transkripsi

1 PENINJAUAN ULANG STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA BATU KUDO KABUPATEN SOLOK Ica, Hendri Warman, Taufik Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang Abstrak Dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk, maka pertumbuhan lalu lintas juga semakin tinggi yang mengakibatkan jalur lalu lintas di Kabupaten Solok semakin padat sehingga memungkinkan akan terjadinya kemacetan lalulintas, yang disebabkan tidak layaknya lagi infrastruktur jalan untuk menampung kendaraan yang semakin padat. Jembatan Batu Kudo merupakan jembatan yang menghubungkan Jorong Bawah Duku dan Jorong Subarang. Jembatan yang ditinjau adalah jembatan dengan bentang 45m, kelas A karena memiliki lebar lantai kendaraan 7m dan trotoar 1m. Konstruksi atas jembatan berbentuk rangka batang yang terbuat dari profil baja.peraturan yang dipakai adalah pada Standar Nasional Indonesia (SNI) T , T , dan Perencanaan Teknik Jembatan Bridge Management System (BMS).Analisa pembebanan menggunakan program computer.dari hasil perhitungan gelagar memanjang menggunakan profil baja WF , gelagar melintang WF , dan untuk gelagar utama WF Berdasarkan data SPT(Standar Penetration Test) tanah keras berada pada kedalaman 20m maka pondasi yang dipakai adalah pondasi tiang pancang dengan diameter 400mm. Kata kunci : jembatan rangka, baja, gelagar, pondasi

2 REVIEWBRIDGERE-STRUCTURE FRAMEWORK OFSTEEL BATUKUDODISTRICTSOLOK Ica,HendriWarman, Taufik Civil EngineeringDepartment, Civil Engineering and Planning Faculty, Bung Hatta University Padang Abstract With increasing population growth, then the traffic growth is also higher traffic resulting in Solok increasingly dense making it possible impending traffic jam, caused no more infrastructure like roads to accommodate the increasingly crowded vehicle. Batu Kudo Bridge is a bridge that connects the Jorong Bawah Duku and Jorong Subarang. The bridge is a bridge that is reviewed with 45m span, class A because it has a width of 7m vehicle floor and sidewalk 1m. Construction on the bridge-shaped trusses made of steel profiles. Regulations are used in the Indonesian National Standard (SNI) T , T , and Planning Engineering Bridges Bridge Management System (BMS). Loading analysis using a computer program. From the calculation using the longitudinal girder steel profiles WF, WF transverse girder, and to the main girder WF Based on data from SPT (Standard Penetration Test) hard ground is at a depth of 20m, the foundation used is a pile foundation with a diameter of 400mm. Keywords: truss bridge, steel, girders, foundation

3 1. PENDAHULUAN Dengan perkembangan zaman dan meningkatnya mobilitas penduduk, maka pertumbuhan lalu lintas juga semakin tinggi yang mengakibatkan jalur lalu lintas di Kabupaten Solok semakin padat sehingga memungkinkan akan terjadinya kemacetan lalu lintas dan kecelakan lalu lintas yang disebabkan tidak layaknya lagi infrastruktur jalan untuk menampung kendaraan yang semakin padat. Maka dari itu Pemerintah Sumatera Barat mengindentifikasi jembatan yaitu didaerah Kabupaten Solok yang perlu diperhatikan karena tidak layak lagi untuk menampung pertumbuhan lalu lintas yang semakin padat.lebar jembatan tersebut sangat sempit dan perlu diperlebar untuk mengantipasi kemacetan dan kecelakaan lalu lintas yang mungkin terjadi. Karena jembatan merupakan salah satu alat vital bagi kelancaran lalu lintas, serta merupakan suatu bagian dari jalan raya yang berfungsi menghubungkan jalan yang terputus karena adanya rintangan seperti sungai, muara, danau, lembah, jurang dan lain-lain sebagainya, maka jembatan harus didesain kuat dantahan, tidak mudah rusak. Tetapi tidak berarti jembatan harus didesain secara kuat berlebihan.namun juda harus dilihat dari segi ekonomis, baik kekuatanya, bahan-bahannya maupun pembuatanya, karena apabila membangun dengan kuat dan kokoh tetapi tidak ekonomis maka tidak efesien. Jembatan Batu Kudo Kab.Solok merupakan jembatan lama dengan pelat lantai masih menggunakan kayu.berdasarkan lebar karakteristik muara dan fungsi dari jembatan, maka direncanakan jembatan dengan bentang 45 m serta lebar jembatan 9 m. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah:. 1. Untuk memahami dan menerapkankegiatan perencanaan dan perhitungan jembatan rangka yang selama ini dikenal melalui teori dalam kuliah. 2. Untuk mendapatkan hasil akhir perencanaan jembatan dengan desain yang memenuhi batasan keamanan dan kenyamanan yang disyaratkan.

4 2. METODOLOGI Pada perencanaan Jembatan Batu Kudo data yang digunakan adalah Data primer yaitu data yang didapat dari instansi-instansi terkait. 1. Data tanah Pengeboran init lapangan dilaksanakan sebanyak 2(dua) titik pada lokasi Koto Baru Solok, dengan kedalaman pada titik bor 1 dan bor 2 masing-masing sedalam 20 meter dari elevasi tanah setempat. Bor 1 meliputi : - Kedalaman 0,00 s/d 2,00 m dari permukaan tanah setempat, jenis tanah Pasir Kelanauan sedikit kerikil (SM), warna coklat tua, dengan nilai SPT sebesar Kedalaman 4,00 s/d 10 m dari permukaan tanah setempat, jenis tanah Lanau sedikit pasir (ML), warna coklat keabu-abuan, dengan nilai SPT sebesar hingga besar dari Kedalaman 10 s/d 20 m dari permukaan tanah setempat, jenis tanah Pasir kelanauan, sisipan batuan (SM), abu-abu dengan nilai SPT besar dari 55. Bor 2 meliputi : - Kedalaman 1,00 s/d 9,00 m dari permukaan tanah setempat, jenis tanah Lanau Kepasiran (ML), warna

5 coklat tua, dengan nilai SPT sebesar Kedalaman 9,00 s/d 20,00 m dari permukaan tanah setempat, jenis tanah Pasir Kelananau, sisipan batuan (SM), warna abu-abu tua, dengan nilai SPT sebesar 60. Berdasarkan data tanah bor 1 dan 2, lapisan tanah keras ditemukan pada kedalaman 13 hingga kedalaman 20 meter (nilai SPT 55) dari muka tanah setempat, maka jenis pondasi yang dipakai adalah Tiang Pancang. 2. Data jembatan a. Jembatan yang direncanakan ini mempunyai bentang 45 m dengan kelas I-A. lebar jalur kendaraan 7 m, lebar trotoar 1,0 m dan tinggi rangka 6,3 m. jenis rangka yang digunakan pada Jembatan Batu Kudo adalah Wagner. Perhitungan Pembebanan Besar beban yang bekerja pada konstruksi ditentukan berdasarkan jenis dan fungsi bangunan yang akan dikerjakan. Beban-beban yang diperhitungkan terdiri dari : Plat lantai kendaraan Beban yang diperhitungkan pada plat lantai antara lain: Berat sendiri (QMS) Berat Tambahan (QMA) Beban Truk T Beban angin Temperatur Beban truk yang digunakan adalah beban terpusat sebesar 50 ton. Perencanaan dimensi gelagar a. Perencanaan Gelagar Memanjang Beban yang digunakan antara lain beban mati, beban D dan beban T. Beban D terdiri dari beban terbagi rata (BTR) q yang digabung menjadi beban garis (BGT) p beban terbagi rata mempunyai inytensitas q Kpa, dimana besar q tergantung pada panjang total yang dibebani L, sedangkan beban garis yang dengan intensitas p kn/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besar intensitas p adalah 49 Kn/m. b. Gelagar Melintang Beban mati: beban merata yang terdiri dari berat sendiri gelagar melintang. Beban dari gelagar memanjang

6 c. Perhitungan Shear Connector Berfungsi untuk menahan agar tidak terjadi perpindahan vertikal antara baja dengan plat beton. Penempatannya harus disesuaikan dengan dengan gaya geser maksimum antara lantai beton dengan balok baja, terjadi dari berbagai kombinasi beban. d. Perhitungan sambungan Karena terbatasnya panjang suatu profil baja panjang profil baja maksimum ± 12 m. maka kadang dalam satu bentang jembatan, gelagar baja harus disambung dengan gelagar baja lainnya. Lokasi sambungan biasanya ditentukan oleh panjangnya profil baja yang tersedia. Akan tetapi, penyambungan dilakukan seebaiknya tidak pada lokasi momen maksimum. Dan Pada daerah yang akan disambung maka harus dihitung gaya lintang maksimum dan momen maksimum, dan jumlah baut diperoleh dari control terhadap tegangan geser, tegangan tumpuan, dan tegangan tarik. e. Perhitungan perletakan Beban yang diperhitungkan adalah: - Gaya rem - Beban angin f. Pondasi Pondasi adalah suatu konstruksi bagian dasar atau bagian terendah pada bangunan yang gunanya adalah untuk memikul beban yang ada diatasnya untuk diteruskan secara merata kelapisan tanah.dalam perencanaan pondasi yang harus diperhatikan adalah daya dukung pondasi. 3. HASIL Perhitungan struktur atas Gambar 1 :Plat lantai kendaraan Berat Sendiri (MS) Beban Mati Tambahan - Beban mati - Beban hidup - Beban gempa

7 = 30 m/s (RSNI T ) T EW = C W. (V W ) 2 = 1,296kN/m Penulangan plat lantai kendaraan Beban truk Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk di ambil FBD adalah 40, jadi FBDnya adalah 0,4 Beban truk T :P TT = (1+DLA) x 11,25 =15,75 ton Beban Angin Potongan melintang Faktor beban ultimit : K EW = 1,2 Beban garis merata tambahan arah horizontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan di hitung dengan rumus : Potongan memanjang T EW = C W. (V W ) 2 Dengan,Cw = Koefisien seret = 1,2 Vw = Kecepatan angin rencana

8 q = 9,0 x (0,5 + L 15 ) - Perhitungan gelagar Gelagar memanjang Perencanaan gelagar jembatan ini menggunakan profil baja JIS G3106 SM 490 YB dengan ketentuan berikut : Data Perencanaan Gelagar Memanjang Data Profil WF 400 x 200 x 7 x11 G 56,6 kg/m Zx 1010 cm 3 lx cm 4 Zy 145 cm 3 ly 1450 cm 4 H 400 mm A 396 cm 2 t f 11 mm ix 16,7 cm B 200 mm iy 4,48 cm t w 7 mm 15 = 9,0 x 0, = 7,49 Kpa = 749 kg/m 2 Jarak antar gelagar memanjang 1,2 m. Beban yang bekerja : q L = 749 x 1,2 x 1,8 = 1617,84 kg/m = 16,17 Kn/m Akibat beban garis : P = 49,0 KN/m = 4900 kg/m L = 45 m maka DLA = 40 % P = 4900 x 1,2 x ( 1 + 0,40 ) x 1,8 = 14817,6 kg Gelagar Melintang Untuk perencanaan awal gelagar melintang dipilih profil WF dengan dimensi : 900 x 300 x 18 x 34, dan dibawah ini adalah gambar perencanaan jarak gelagar melintang : Gambar 2 :Profil WF 400 x 200 x 7 x 11 a. Beban hidup Akibat beban D (Faktor beban =1,8) Beban tersebar merata (BTR) : Data Profil WF 900 x 300 x 18 x 34 L = 45m > 30 m.. (RSNI T ,hal:15)

9 G 286 kg/m Zx cm 3 lx cm 4 Zy 1040 cm 3 ly cm 4 H 912 mm A 364 cm 2 t f 34 mm ix 37,0 cm B 302 mm iy 6,56 cm t w 18 mm Gambar :Profil WF 900 x 300 x 18 x 34 Pembebanan a. Beban mati Sebelum komposit : Berat gelagar memanjang = 56,6kg/m Berat gelagar melintang = 364 kg/m Berat pelat beton = 3250kg/m Berat Steel deck = 14,97 kg/m + Qd1 = 3685,57 kg/m M Q1 = 1/8 x Qd1 x B 2 = 1/8 x 3665,57 x 9 2 = 20731,33 kg.m Sesudah komposit Q d = 4047,33kg/m Ʃ MB = 0 Ra = 5834,8 kg M D = (Ra x 4,5) (3332,33 x 1 x 4) (715 x 1,75 x 3,5) = 26256, , ,37 = 15083,09 kg.m b. Beban hidup Akibat beban D 1. Beban terbagi rata : L = 45 m q = = 9,0 x 7,50 Kpa = 750kg/m , Maka q = 5 x 750 x 1,8 = 6750 kg/m 2 Beban 100 % q = 6750 kg/m Beban 50 % q = 3375 kg/m Σ MB = 0 Va = 21093,75 kg Mmax = 61488,28 kg.m 2. Beban garis P = 49 kn/m = 4900 kg/m L = 45 m maka DLA = 40 % Dimana jarak antar gelagar melintang 5m. P = (1 + 0,4) x 4900 x 1,8 = kg Beban 100 % P = x 5,5 x 100 % = 6791,4 kg/m =

10 3. Beban 50 % P = x 0,75 x 50 % = 4630,5 kg/m Σ MB = 0 R A. 9 (6791,4 x 4,5) (4630,5 x 1,375) = 0 R A = = 4103,14 kg,23 9 M L2 = (4103,14 x 3,5) (6791,4 x 0) = 14360,98 kg.m Momen total akibat beban D adalah : M Total = M L1 + M L2 = 61488, ,98 = 75849,26 kg.m Beban Truck T P = (1 + 0,4) x [(2500 x (1/5)) (11250 x (1/5))] x 1,8 = kg ΣMB = 0 R A. 9 (22120 x 6,75) (22120 x 5) (22120 x 4) (22120 x 2,25) = 0 R A = = kg 9 Momen maksimum di tengah bentang: Mmax =R A x 4,5 (P 1 x 0,5) (P 2 x 2,25) = (44240x 4,5) (22120 x 0,5) (22120 x 2,25) = kg.m Dipakai momen terbesar yaitu akibat beban T sebesar kgm. Gambar 4 :Penampang komposit Luas penampang komposit : = A.ekivalen + A.profil = 530, = 1442,2 cm 2 Momen inersia komposit : Y = AAAA. BB eeeeee.tttt dd + xx 1 2 nn 2.tttt+dd AAAA+ BB eeeeee.tttt nn Gambar 3 : Distribusi Beban T

11 Y = =78,57 cm ,79 xx ) ,79 Gambar 5 : Titik Berat Penampang Komposit Momen inersia penampang komposit (Ik) : = ( Ix + (A 1 x ( y- h 2 )2 )) + (( 1 12 x (bbbb nn ) x t3 ) + (( bbbb nn ) x t x (h + tt 2 y)2 )) = ( ( 364 x (78,57-91,2 2 )2 )) + (( 1 12 x ( 180 6,79 ) x 203 ) + (( 180 6,79 ) x 20 x ( 91, ,57) 2 )) Gambar 6 : Diagram Tegangan Sebelum dan Sesudah Komposit Perhitungam Penghubung Geser (Shear Connector) Beban yang Bekerja = ,65 cm 4 Yts = Ybs = 912/2 = 456 mm Yc = h profil + ½ x h beton beban mati ( aspal) beban hidup : - B. merata - B.garis - Beban T 715 kg/m 6750 kg/m kg/m kg/m Dc = = 922 mm = ( ,7 ) + (1/2.ts) = 136,3 mm Shear connector direncanakan menggunakan stud 1,5 cm dengan tinggi stud (H) = 10 cm. jumlah stud dalam arah tegak lurus sumbu gelagar melintang = 2 buah. Jarak stud : D = QQQ xx llll DD xx SS Maka jumlah shear connector yang dibutuhkan adalah :

12 Jarak D max Jarak Jumlah Data Baut yang Digunakan Stud Stud kekuatan bahan tarik 8274, , ,84 18,89 12 (F u b ) = 120 ksi kg/cm 2 2, ,8 48, ,3 54,12 2 Kekuatan tarik kg/cm 2 Kekuatan geser kg/cm 2 Diameter baut ( 7/8 ) Diameter lubang baut 22,2 mm 2,54 cm Luas baut (Ab) 3,869 cm Sambungan Simpul 1 Gambar 7 : Shear Connector Perencanaan Sambungan WF Sambungan Gelagar Memanjang Dengan Gelagar Melintang PU WF Profil memanjang Rencana Baut Rencana profil L ,00 4,00 4,00 4,00 3,00 Jumlah baut batang diagonal = 8 baut Jumlah baut batang bawah = 10 baut Profil melintang " Jarak baut tepi ke tepi plat = 4 cm SAMBUNGAN GELAGAR MEMANJANG DAN GELAGAR MELINTANG Jarak antar baut (L) = 7 cm Gambar 8: Sambungan Gelagar Memanjang Dengan Gelagar Melintang Digunakan baut A 325 Ø 3/4 inch Ketebalan plat penyambung = 1 cm SambunganSimpul 2

13 WF ts = 0,2 cm WF Jumlah baut batang diagonal= 8 baut b= 65 cm Jumlah baut batang bawah = 10 baut t = 1,5 cm Jarak baut tepi ke tepi plat = 4 cm a = 45 cm Jarak antar baut (L) = 7 cm Gambar9 :Elastomer Ketebalan plat penyambung = 1 cm Sambungan Simpul 3 WF Struktur bawah Abutment D D13-50 Jumlah baut batang diagonal= 8 baut Jumlah baut batang bawah = 10 baut D D13-50 D13-50 D13-50 D13-50 Jarak baut tepi ke tepi plat = 4 cm 40 D16-50 Jarak antar baut (L) = 7 cm 80 D16-50 D13-50 Ketebalan plat penyambung = 1 cm Perletakan Elastomer Ukuran elastomer T =1,5 cm, A= 45 cm, B= 65 cm Ø Gambar 10 :Penulangan abutmen Pondasi tiang pancang Data pondasi : Jenis pondasi = pondasi tiang pancang D19-100

14 Kedalaman pondasi = 18 m PENUTUP Kesimpulan MAN POT. MEMANJANG JEMBATAN SKALA 1:200 Dari hasil perhitungan yang telah penulis lakukan terhadap perencanaan struktur jembatan rangka baja, maka penulis dapat menarik kesimpulan : Bentang jembatan direncanakan tetap seperti halnya desain perencanaan sepanjang 45 m. Dimensi sandaran 60,5 mm dengan tebal 3,5 mm Tulangan plat lantai D untuk lapangan dan D untuk daerah tumpuan sedangkan tulangan baginya D Dimensi gelagar : Gelagar memanjang : WF Gelagar melintang : WF 900 x Gelagar utama : WF Jenis sambungan yang digunakan adalah tipe tumpuan yaitu menggunakan baut yang dikencangkan dengan tangan yang menimbulkan gaya tarik minimum yang diisyaratkan, yang kuat rencananya disalurkan oleh gaya geser pada baut dan tumpuan pada bagian-bagian yang tersambung. Sistem perletakan adalah elastomer yaitu sejenis karet yang didalamnya dilapisi plat baja yang berguna untuk meredam getaran dan beban gempa. Dengan ukuran elastomer T = 1,5 cm, A = 45 cm, B = 65 cm Dari perhitungan struktur bawah dapat disimpulkan bahwa abutment aman terhadap geser dan guling baik sebelum beban atas terpasang maupun setelah beban atas terpasang. Jenis pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang pancang, karena tanah keras terletak pada kedalaman 20 m. DAFTAR PUSTAKA Asiyanto.(2005). Metode Konstruksi Jembatan Rangka Baja. Jakarta : Universitas Indonesia Gurki, J. Thambah Sembiring.(2010).Beton Bertulang

15 Edisi Revisi. Bandung :Rekayasa Sains : Anugrah Pamungkas dan Erny harianti (2010) Desain Pondasi Tahan Gempa RSNI-T-02.(2005).Pembebanan UntukJembatan. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. RSNI-T-03.(2005).Perencanaan StrukturBaja Untuk Jembatan. Jakarta:Badan Standarisasi Nasional. Sunggono kh. (1995). Teknik Sipil. Bandung : Nova Sutarman, E.(2009). Analisa Struktur.Yogyakarta : CV Andi Offset