JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM, Vol. 11 No. 1

Transkripsi

1 PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN BETON BERTULANG BERDASARKAN PADA METODE KUAT BATAS (STUDI KASUS : JEMBATAN SUNGAI TINGANG RT.10 DESA UJOH BILANG KABUPATEN MAHAKAM ULU) Arqowi Pribadi 2 Abstrak: Jembatan adalah sarana transportasi penghubung dua bagian jalan yang terputus oleh rintangan-rintangan seperti lembah yang dalam, saluran irigasi dan pembuang, jalan yang melintang tidak sebidang, rawa, alur sungai dan lain-lainnya. Jembatan beton bertulang adalah suatu jenis konstruksi jembatan yang material penyusunnya terbuat dari beton bertulang. Gelagar adalah bagian struktur atas jembatan berfungsi mendukung semua beban yang bekerja pada struktur atas jembatan seperti tiang sandaran, sandaran, trotoar, pelat injak, pelat lantai kendaraan, balok melintang. Perencanaan bertujuan mengetahui kebutuhan dimensi dan penulangan struktur gelagar. Spesifikasi perencanaan adalah tipe jembatan beton bertulang dengan gelagar balok T; panjang jembatan 24,0m; lebar 5,5m; lebar jalur lalu lintas 3,5m; lebar perkerasan 3,0m; lebar trotoar 1,0m; muatan jalan kelas III; jumlah gelagar 3 buah dengan jarak 1,6m. Spesifikasi pembebanan struktur gelagar berdasarkan Peraturan Pembebanan Jembatan Jalan Raya No.12 tahun 1970 dan perancangan beton bertulangnya melalui pendekatan metode kuat batas. Hasil perencanaan struktur gelagar balok T beton bertulang berdimensi 600mm x 1200mm, kebutuhan tulangan 12823,74mm 2 dipakai tulangan utama 12D38 dan tulangan geser Ø12-100mm. Tegangan dan lendutan elastis maksimum yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang sebesar 3,054Mpa dan 0,0905m. Hasil pemeriksaan kondisi penulangan menunjukkan penampang struktur gelagar balok T beton bertulang sudah memenuhi persyaratan daktailitas tulangan, tegangan ijin lentur beton dan batas lendutan elastis penampangnya sehingga aman digunakan dalam proses perencanaan struktur gelagar jembatan baru Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kabupaten Mahakam Ulu. Kata kunci : perencanaan, gelagar, jembatan, beton bertulang, Kabupaten Mahakam Ulu merupakan hasil pemekaran dari wilayah Kabupaten Kutai Barat yang telah ditetapkan berdasarkan UU No.2 Tahun 2013 dengan luas sekitar Km 2 (kurang lebih 7,26% luas Propinsi Kalimantan Timur) dan jumlah penduduk mencapai jiwa (Sumber: Dinas Kependudukan dan Pencatatan Sipil Kabupaten Mahakam Ulu Tahun 2012). Wilayah Kabupaten Mahakam Ulu berbatasan dengan Kabupaten Malinau dan Negara Bagian Sarawak (Malaysia Timur) di sebelah Utara, Kabupaten Kutai Barat dan Propinsi Kalimantan Tengah di sebelah Selatan, Propinsi Kalimantan Tengah dan Propinsi Kalimantan Barat di sebelah Barat, Kabupaten Kutai Kartanegara di sebelah Timur. Kabupaten Mahakam Ulu hanya dapat ditempuh dengan angkutan sungai (lewat dermaga Tering, Penyinggahan, Muara Pahu, Long Bagun) dan angkutan darat melewati ruas jalan Samarinda-Long Bagun sekitar 523 km dengan karakteristik daerah dataran rendah, perbukitan dan pegunungan. Dalam rangka mewujudkan tingkat perekonomian masyarakat Desa Ujoh Bilang Kecamatan Long Bagun, maka Pemerintah Kabupaten Mahakam Ulu berencana akan meningkatkan pembangunan sarana dan prasarana dengan sasaran utama dalam bidang transportasi. Pemerintah Kabupaten Mahakam Ulu melalui Dinas Pekerjaan Umum mengadakan pembangunan jalan dan jembatan untuk menunjang sarana dan prasarana transportasi agar mobilisasi masyarakat yang bertempat tinggal di wilayah Tingang khususnya lebih lancar. Desa Ujoh Bilang sudah memiliki jembatan existing yang sudah 2 Arqowi Pribadi adalah Dosen Teknik Sipil Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Surabaya, pribadi.arqowi048@gmail.com 12

2 13 tidak layak untuk dilewati semua jenis kendaraan seperti kendaraan pengangkut hasil pertanian, perkebunan masyarakat setempat dan kendaraan perusahaan sumber daya alam. Kondisi ini disebabkan oleh bagian struktur jembatan yang ada hanya terbuat dari bahan kayu yang di susun, di sejajarkan dan bahkan ada sebagian yang sudah terlihat lapuk, mengelupas serta kering sehingga diperlukan sekali perencanaan jembatan baru. Gambar 1. Kondisi existing jembatan kayu Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Dari beberapa pertimbangan diatas, maka diperlukan pembangunan jembatan baru untuk menggantikan jembatan lama di Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang dalam rangka meningkatkan kelancaran mobilisasi masyarakat setempat yang selama ini masih terisolir oleh adanya rintangan-rintangan berupa sungai, lembah dan saluran irigasi. Jembatan beton bertulang balok T Girder adalah salah satu dari berbagai jenis jembatan yang dapat digunakan untuk menghubungkan tepi daratan ke tepi daratan selanjutnya, namun kemampuan efektif jembatan beton bertulang balok T Girder hanyalah meter (Supriyadi, 2007) sehingga keberadaan dari jembatan jenis ini banyak dijumpai pada bentang efektifnya saja. Oleh karena itu, dalam merencanakan konstruksi jembatan beton bertulang balok T Girder diperlukan penelitian yang kompleks dan spesifik sehingga akan diperoleh kebutuhan bentang jembatan efektif. METODE Lokasi yang digunakan sebagai bahan penelitian adalah jembatan kayu existing berada di Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kecamatan Long Bagun Kabupaten Mahakam Ulu Propinsi Kalimantan Timur. Data primer dapat diperoleh dari pengamatan langsung lokasi yang meliputi pengamatan kondisi topografi, bentuk/penampang sungai, kondisi hidrologi secara langsung; sedangkan data sekunder diperoleh dari studi literatur (buku, diktat, jurnal, tugas akhir, laporan akhir perencanaan), data tanah (uji sondir), data curah hujan setempat dan data pendukung lainnya. C R O SS 1 CROSS 2 Gambar 2. Denah jembatan baru Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang C R O S S 3

3 14 Tahapan perencanaan Dalam upaya menunjang kegiatan menganalisis struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang diperlukan sekali data-data perencanaan seperti pada peraturan SNI dan PPJJR No.12 tahun Perancangan beton bertulang struktur gelagar balok T akan dianalisis melalui suatu pendekatan metode kuat batas. adalah peraturan Indonesia yang sering digunakan untuk perencanaan suatu bangunan gedung, namun secara prinsip dasar dalam perancangan tulangan pada struktur beton bertulang untuk jembatan adalah sama dengan bangunan gedung. Prinsip perancangan kuat batas adalah beban kerja rencana dikalikan dengan faktor beban dan strukturnya harus direncanakan untuk menahan beban terfaktor tersebut pada kapasitas batasnya. Pendekatan metode perancangan kuat batas ternyata lebih realistis daripada metode perancangan tegangan kerja, dimana semua beban diperlakukan sama. Peraturan pembebanan struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang berdasarkan pada Peraturan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPJJR) No.12 tahun 1970 yang dikeluarkan oleh Kementerian Pekerjaan Umum (PU) melalui Surat Keputusan (SK) Menteri No. 378/KPTS/1987. Spesifikasi perencanaan Panjang jembatan : 24,0 m Modulus elastik baja : Mpa Lebar jembatan : 5,5 m Modulus elastik beton : 25278,73415 Mpa Lebar jalur lalu lintas:3,5 m Lantai kendaraan : Beton fc 25 Mpa, Baja fy 400 Mpa Lebar perkerasan : 3,0 m Balok melintang : Beton fc 25 Mpa, Baja fy 400 Mpa Lebar trotoar : 1,0 m Balok memanjang : Beton fc 25 Mpa, Baja fy 400 Mpa Jumlah gelagar : 3 buah Begel : 250 Mpa Jarak antar gelagar : 1,6 m Berat jenis air : 1 t/m 3 Muatan jalan : kelas III Berat jenis aspal : 2 t/m 3 Tipe jembatan : beton bertulang Berat jenis beton : 2,4 t/m 3 Kombinasi pembebanan Konstruksi struktur jembatan beserta bagian-bagiannya harus ditinjau terhadap kombinasi pembebanan dan gaya-gaya yang mungkin bekerja pada jembatan sesuai dengan sifat-sifat serta kemungkinan-kemungkinan pada setiap beban. Tegangan yang digunakan dalam pemeriksaan kekuatan konstruksi bersangkutan akan dinaikkan terhadap tegangan yang di ijinkan sesuai dengan keadaan batas elastis. Tegangan yang digunakan dinyatakan dalam prosen terhadap tegangan yang di ijinkan sesuai dengan kombinasi pembebanan dan gaya-gaya (Supriyadi, 2007). Tabel 1. Kombinasi pembebanan dan gaya-gaya (Supriyadi, 2007) No. Kombinasi pembebanan dan gayagaya keadaan elastis (%) Tegangan terhadap tegangan ijin I M + (H + K) + Ta + Tu 100% II M + Ta + Ah + Gg + A + SR + Tm 125% III Kombinasi (1) + Rm + Gg + A + SR + Tm + S 140% IV M + Gh + Tag + Gg + Ahg + Tu 150% V M + P I 130% VI M + (H + K) + Ta + S + Tb 150%

4 15 dengan A = beban angin, Ah = gaya akibat aliran dan hanyutan, Ahg = gaya akibat aliran dan hanyutan pada waktu gempa bumi, Gg = gaya gesek pada tumpuan bergerak, Gh = gaya horisontal ekuivalen akibat gempa bumi, (H + K) = beban hidup dengan kejut, M = beban mati, P I = gaya-gaya pada waktu pelaksanaan, Rm = gaya rem, S = gaya sentrifugal, SR = gaya akibat perubahan suhu (selain susut dan rangkak), Ta = gaya tekanan tanah, Tb = gaya tumbuk, Tag = gaya tekanan tanah akibat gempa bumi dan Tu = gaya angkat (buoyancy). Pada perhitungan perencanaan struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang ini hanya menggunakan kombinasi pembebanan dan gaya-gaya terhadap berat mati sendiri struktur jembatan, beban mati tambahan, beban lajur D, beban akibat pengaruh angin, beban akibat adanya gempa bumi dan gaya rem yang ditimbulkan oleh kendaraan pada lantai jembatan dengan memakai prosentase yaitu kombinasi 1 = 100%, kombinasi 2 = 125%, kombinasi 3 = 140% dan kombinasi 4 = 150%. Kontrol kondisi penulangan Pemeriksaan kondisi struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang dilakukan dengan cara mengecek daktailitas tulangan pada struktur gelagar balok T terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan berikut ini: A s max = 0,510d 0,0319h f b bw 1 (1) hf dengan A s max = jumlah kebutuhan tulangan maksimum, h f = tebal flens, b = lebar efektif flens, b w = lebar balok dan d = tinggi efektif balok Analisis program Perhitungan kebutuhan dimensi dan penulangan struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang juga dianalisis menggunakan bantuan komputer program beton 2000 release 2.0 sebagai bahan perbandingan. Program beton 2000 release 2.0 adalah suatu jenis program komputer yang digunakan untuk merancang dan menganalisis kebutuhan dimensi dan penulangan bagian struktur bangunan seperti pelat, balok, kolom, pondasi dan dinding geser. Analisis program beton 2000 release 2.0 menggunakan metode kuat batas (ultimate strength design method) berdasarkan ketentuan dan peraturan yang berlaku pada (Yuana dan Triwiyono, 1998). PEMBAHASAN Hasil Perencanaan Elemen Struktur Berdasarkan hasil analisis data survey lapangan dan hasil perhitungan perencanaan elemen struktur jembatan beton bertulang Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kecamatan Long Bagun Kabupaten Mahakam Ulu Propinsi Kalimantan Timur, maka didapatkan jumlah kebutuhan dimensi dan penulangan sebagai berikut ini. Tabel 2. Kebutuhan dimensi dan penulangan elemen struktur atas jembatan Dimensi struktur Kebutuhan tulangan No. Elemen struktur Panjang Lebar Tinggi T. Lentur T. Bagi T. Geser 1 Tiang sandaran Ø Ø Trotoar D Ø Pelat injak D Ø Lantai kendaraan D Ø Balok melintang D 22 2 D 14 Ø Balok T girder D 38 4 D 32 Ø12 100

5 Ø 32 2 Ø Ø 32 2 Ø Ø 32 2 Ø Ø 38 4 Ø Penulangan daerah Penulangan daerah l Gambar 3. Detail dimensi dan penulangan struktur gelagar balok T Hasil kontrol kondisi penulangan A s max = 0,510d 0,0319h 1 f b bw hf = ( 0,0319 x 200 ) 0, A s max = 17254,20 mm 2 A s min = ρ min. b. d = 0, A s min = 2349,90 mm A s min < A s perlu < A s max 2349,90 mm 2 < 12823,74 mm 2 < 17254,20 mm 2 (okee!!!) Jadi dimensi penampang struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang sudah memenuhi persyaratan daktailitas tulangan. Hasil analisis program Hasil bahan perbandingan perhitungan perencanaan penulangan struktur gelagar balok T jembatan beton bertulang baik secara hitungan teoritis maupun analisis program akan disajikan dalam bentuk Tabel 3. Tabel 3. Hasil perhitungan teoritis dan analisis dimensi dan penulangan struktur gelagar balok t Parameter Hitungan teoritis Analisis program Selisih Momen nominal (M n ) 5333,295 KN m 5484,279 KN m 2,83 % Momen rencana (M r ) 4266,636 KN m 4387,424 KN m 2,83 % Luas tulangan perlu (A s perlu ) 12823,74 mm ,38 mm 2 6,13 %

6 17 Gambar 4. Perancangan struktur gelagar balok T pada program beton 2000 release 2.0 Gambar 5. Hasil keluaran kebutuhan dimensi dan penulangan struktur gelagar balok T Hasil kontrol kondisi struktur gelagar balok T Pemeriksaan kondisi struktur gelagar balok T beton bertulang harus dilakukan setelah perhitungan perencanaan agar terjamin keamanan, kenyamanan dan keselamatan pada struktur jembatannya. Pemeriksaan kondisi struktur gelagar balok T meliputi tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang dengan beberapa variasi kombinasi dan lendutan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang.

7 18 b = 1600 mm Y A 1 hf = 200 mm y tc1 = 491,304 mm h = 1200 mm A 2 Ẋ y tc2 = 708,696 mm bw = 600 mm Gambar 6. Penampang struktur gelagar balok T beton bertulang Menentukan lokasi titik berat penampang struktur gelagar balok T beton bertulang Luas penampang (A) = Ai A1 A2 2 i 1 = ( b x h f ) + ( b w x ( h h f )) = ( 1600 x 200 ) + ( 600 x ( )) Luas penampang (A) = mm 2 Lokasi titik berat penampang dihitung dari serat terluar bagian atas (y tc ) 2 y tc1 = Ai. Yi i 1 ( 1600x200x100) (600x1000x700) = A y tc1 = 491,304 mm y tc2 = (1200 y tc1 ) = ( ,304) y tc2 = 708,696 mm Momen inersia penampang = ((1/12 x 600 x ) + (600 x 1000 x (708, ) 2 ) + ((1/12 x 1600 x ) + (1600 x 200 x (491, ) 2 ) Momen inersia penampang = 7,61325 x ,00647 x = 12,61972 x mm 4 Es baja Rasio perbandingan modulus elastisitas (n) = = = 8,51064 Ec beton Tahanan momen penampang struktur gelagar balok T beton bertulang 10 Ix 12,61972x10 Sisi atas beton bertulang (W tc1 ) = = = ,80 mm 3 491,304 Sisi bawah beton bertulang (W tc2 ) = y tc1 Ix y tc2 = 12,61972x10 708, = ,30 mm 3 Pemeriksaan tegangan-tegangan pada struktur gelagar balok T beton bertulang Momen Tegangan pada sisi atas beton (f tc1 ) = n x W tc1

8 19 Momen Tegangan pada sisi bawah beton (f tc2 ) = n x W tc2 Tegangan ijin lentur beton (F c ) = 0,40 x F c = 0,40 x 25 Tegangan ijin lentur beton (F c ) = 10 Tabel 4. Tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang No. Tegangan yang terjadi pada sisi Atas beton Bawah beton f tc2 () Jenis beban Momen maksimum f tc1 (tonmeter) () 1 Berat sendiri (MS) 146,9376 0,673 0,970 2 Berat mati tambahan (MA) 109,44 0,501 0,723 3 Beban lajur D (TD) 170,286 0,779 1,124 4 Gaya rem (TB) 5, ,026 0,037 5 Beban angin (EW) 4,6188 0,022 0,031 6 Beban gempa (EQ) 25, ,118 0,169 Tabel 5. Kombinasi tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang Variasi kombinasi Kombinasi 1 Kombinasi 2 Kombinasi 3 Kombinasi 4 Tegangan Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah yang terjadi beton beton beton beton beton beton beton beton pada sisi Jenis beban () () () () () () () () Berat sendiri 0,673 0,970 0,673 0,970 0,673 0,970 0,673 0,970 Berat mati 0,501 0,723 0,501 0,723 0,501 0,723 0,501 0,723 tambahan Beban lajur D 0,779 1,124 0,779 1,124 0,779 1,124 0,779 1,124 Gaya rem 0,026 0,037 0,026 0,037 Beban angin 0,022 0,031 0,022 0,031 0,022 0,031 Beban gempa 0,118 0,169 Jumlah tegangan pada kombinasi Persyaratan tegangan ijin lentur beton 1,953 2,817 1,975 2,848 2,001 2,885 2,119 3,054 < 10 < 10 < 12,5 < 12,5 < 14 < 14 < 15 < 15 Keterangan Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman struktur Pemeriksaan lendutan maksimum pada struktur gelagar balok T beton bertulang akibat dari beban merata Q, beban terpusat P dan beban momen M.

9 20 Beban merata Q δ max = x 4 Q x L Ec x I c Beban terpusat P 1 P x δ max = x 48 Beban momen M 1 δ max = x 72 3 L 3 Ec x I c M x L 2 Ec x I c Tabel 6. Lendutan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang No. Jenis beban Beban merata Q (KN/m) Beban terpusat P (KN) Beban momen M (KNm) Lendutan δ max (m) 1 Berat sendiri (MS) 20,408 0, Berat mati tambahan (MA) 15,20 0, Beban lajur D (TD) 16,26 88,69 0, Gaya rem (TB) 55,5629 0, Beban angin (EW) 0,6415 0, Beban gempa (EQ) 3,5608 0, Batasan lendutan elastis = L = Batasan lendutan elastis = 100 mm = 10 cm = 0,10 m Tabel 7. Kombinasi lendutan yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang Variasi Kombinasi Kombinasi Kombinasi kombinasi Kombinasi 4 Jenis beban Lendutan Lendutan Lendutan Lendutan δ max (m) (m) (m) (m) Berat sendiri 0,0298 0,0298 0,0298 0,0298 Berat mati tambahan 0,0222 0,0222 0,0222 0,0222 Beban lajur D 0,0323 0,0323 0,0323 0,0323 Gaya rem 0, , Beban angin 0, , , Beban gempa 0, Jumlah lendutan pada kombinasi 0,0843 0, , , Persyaratan lendutan elastis < 0,10 m < 0,10 m < 0,10 m < 0,10 m Keterangan struktur Aman Aman Aman Aman

10 21 KESIMPULAN Hasil perhitungan perencanaan dapat disimpulkan bahwa tipe jembatan Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kabupaten Mahakam Ulu menggunakan struktur gelagar balok T beton bertulang berdimensi 600mm x 1200mm, jumlah kebutuhan tulangan 12823,74mm 2 dengan dipakai tulangan utama 12D38 dan tulangan geser Ø12-100mm. Tegangan-tegangan dan lendutan elastis maksimum yang terjadi pada struktur gelagar balok T beton bertulang ialah masing-masing sebesar 3,054Mpa dan 0,0905m. Hasil pemeriksaan kondisi pada penulangan dan struktur gelagarnya menunjukkan dimensi penampang struktur gelagar balok T beton bertulang beserta penulangannya sudah memenuhi persyaratan daktailitas tulangan, tegangan ijin lentur beton dan batas lendutan elastis maksimum penampangnya sehingga aman digunakan dalam perencanaan struktur gelagar jembatan baru di daerah Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kabupaten Mahakam Ulu. DAFTAR PUSTAKA Pribadi, A. (2015). Perencanaan Jembatan Beton Bertulang Sungai Tingang RT.10 Desa Ujoh Bilang Kecamatan Long Bagun Kabupaten Mahakam Ulu Propinsi Kalimantan Timur. Laporan akhir, Program Studi Teknik Sipil Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sunan Ampel, Surabaya. Supriyadi, B. dan Muntohar, AS. (2007). Jembatan. Beta Offset, Yogyakarta. Waris, H. (2013). Perencanaan Jembatan Dengan Bentang 15 Meter Di Desa Sungai Kapih Kecamatan Sambutan Kota Samarinda Propinsi Kalimantan Timur. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945, Samarinda. Yuana, DC. dan Triwiyono, A. (1998). Tutorial Manual Program beton 2000 release 2.0. Buku Diktat, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.