TUGAS AKHIR PERENCANAAN ULANG STRUKTUR JEMBATAN MERR II-C DENGAN MENGGUNAKAN BALOK PRATEKAN MENERUS (STATIS TAK TENTU)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERENCANAAN ULANG STRUKTUR JEMBATAN MERR II-C DENGAN MENGGUNAKAN BALOK PRATEKAN MENERUS (STATIS TAK TENTU) OLEH : ABDUL AZIZ SYAIFUDDIN DOSEN PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. I GUSTI PUTU RAKA TAVIO, ST. MT. PhD

2

3 Latar Belakang Jembatan MERR II-C adalah salah satu pendukung dari pembangunan Jalan Middle East Ring Road IIC (MERR IIC) Surabaya sepanjang 6,45 Km, yang dimulai dari Bundaran atau Persimpangan Pondok Candra (Kelurahan Tambak Sumur, Waru, Sidoarjo) sampai dengan Persimpangan Jalan Arief Rahman Hakim (Deles, Klampis Ngasem, Surabaya). Jembatan ini melintasi sungai Jagir yang lebarnya ± 65 m. Struktur jembatan dibangun dengan menggunakan Balok Beton Pratekan I dengan bentang m. Jembatan MERR II-C tersebut direncanakan ulang dengan menggunakan Beton Pratekan dengan bentang menerus (statis tak tentu) dengan bentang Dipilihnya Jembatan Beton Pratekan dengan bentang menerus pada perencanaan ini adalah dalam segi dimensi. Jika dibandingkan dengan pemakaian alternatif balok lain seperti statis tertentu, akan menghasilkan dimensi yang cukup besar.

4 Batasan Masalah Merencanakan preliminary design pada jembatan Merencanakan struktur bangunan atas pada jembatan beton pratekan bentang menerus Merencanakan bentuk gelagar balok dengan penempatan tendon yang tepat pada jembatan beton pratekan Merencanakan perletakan dan bangunan bawah yang meliputi abutmen dan tiang pancang yang sesuai dengan persyaratan dalam Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Bridge Management System Penggambarkan hasil dari desain struktur jembatan

5 Tujuan Merencanakan preliminary design jembatan beton pratekan bentang menerus. Mendapatkan hasil perencanaan struktur bangunan atas terhadap jembatan dengan desain yang memenuhi batasan keamanan dan kenyamanan yang disyaratkan. Menuangkan hasil desain struktur dalam bentuk gambar kerja berdasarkan hasil perhitungan.

6 Ruang Lingkup Pembahasan Mengingat keterbatasan waktu dalam penyusunan tugas akhir ini, maka ada batasan masalah sbb: Perancangan struktur primer dan sekunder bangunan atas jembatan. Perancangan struktur bangunan bawah jembatan dan pondasi. Perancangan sistem perletakan jembatan Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan Tidak menganalisa dampak pilar jembatan terhadap aliran sungai. Tidak merencanakan metode pelaksanaan.

7

8 Data Teknis Jembatan Data-data asli : Nama Jembatan = Jembatan MERR II-C Surabaya Jenis Jembatan = Jembatan Pratekan 5 tumpuan (statis tertentu) Lokasi Jembatan = Surabaya Panjang jembatan = 117 meter ( ) Lebar jembatan = 2 14,5 meter Lebar jalan = 10 meter Data-data modifikasi : Jenis Jembatan = Balok Beton Pratekan menerus tiga bentang (statis tak tentu) Panjang jembatan = 120 meter ( ) Lebar jembatan = 2 14,5 meter Lebar jalan = 10 meter

9 M.A.N Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m Tiang Pan L = 28 m Gambar Tampak Samping Jembatan Modifikasi/Rencana M.A.N Gambar Tampak Samping Jembatan Original

10 Data Bahan Gelagar Utama Mutu bahan : - Beton f c = 45 Mpa - Tulangan baja f y = 390 Mpa - Kabel pratekan = Uncoated Seven-wire Stress-relieved Strand grade 270 diameter 0,600 in. dengan kuat tarik ultimate (UTS) = 1860 Mpa Diafragma Mutu bahan : - Beton f c = 40 Mpa -Baja tulangan f y = 320 Mpa Perletakan Bahan : Karet (elastomer bearing pad) Sandaran, Trotoar, Plat Lantai, Abutment dan Pilar Mutu bahan : - Beton f c = 30 Mpa - Baja tulangan f y = 240 Mpa

11 Tegangan Ijin Bahan Beton Beton Pratekan f c = 45 Mpa Pada waktu transfer Tekan (σ ci ) = 0,6 f c = 0,6 45= 27 Mpa Tarik (σ ti ) = 0,25 = 0,25 = 1,68 Mpa Pada waktu service load (pembebanan penuh) Tekan (σ cs ) = 0,45 f c = 0,45 45= 20,25 Mpa Tarik (σ ts ) = 0,50 = 0,50 = 3,35 Mpa Beton bertulang f c = 30 Mpa Baja Baja prategang Grade 270 ( f pu = 1860 Mpa ) Pada waktu jacking = 0,85 f pu = 0, = 1581 Mpa Setelah diangker = 0,70 f pu = 0, = 1302 Mpa Baja tulangan f y = 240 Mpa

12 Pembebanan Aksi dan beban tetap Berat Sendiri Beban Mati Tambahan Pengaruh Penyusutan dan Rangkak Pengaruh Prategang Pengaruh Tetap Pelaksanaan Beban lalu-lintas Beban Lajur D Beban Terbagi Rata (UDL) L < 30m : q = 8 Kpa L > 30 m : q = 8 (0,5 + 15/L) Kpa Beban Garis P = 44 kn/m

13 Pembebanan Beban Truk T T = 100 kn Faktor beban dinamik Pembebanan truk T DLA = 0,3 Pembebanan lajur D untuk KEL tergantung dari panjang bentang sebagai berikut: L E < 50 m : DLA = 0,4 50 < L E < 90 m : DLA = 0,525 0,0025 L L E > 90 m : DLA = 0,3

14 Pembebanan Aksi lingkungan Beban Angin Pengaruh Gempa Aliran Air dan hanyutan Aksi-aksi lainnya Gesekan Pada Perletakan

15

16 Metode Pelaksanaan Balok Prategang mengggunakan Balok Pracetak segmental Sebelum Balok distressing, balok diletakan dulu diatas landasan yang dibuat terlebih dahulu diatas port al. Seperti terlihat digambar : A B C D M.A.N Gambar Layout pemasangan balok girder Setelah balok segmental tertata diatas tumpuan, maka balok distressing dari dua arah. Supaya balok bergerak pada satu sisi saat terjadi stressing, maka balok di ikat pada tumpuan tengah. Misal pada tumpuan B.

17

18 Perencanaan Tulangan LANTAI KENDARAAN Tebal minimum pelat lantai kendaraan menurut BMS 1992 (Pasal ) aspal beton b1 ts 200 mm ts b1 = ,85 = 174 Dimana : ts = tebal pelat lantai kendaraan b 1 = bentang pelat lantai antara pusat tumpuan Jadi, digunakan tebal pelat = 200 mm d4 d3 balok memanjang

19 Gambar Penulangan Pelat Lantai

20

21

22 Preliminari Desain Penentuan Bentang Jembatan Bentang Bentang Bentang

23 Perencanaan Gelagar Utama Penentuan Dimensi Balok Girder Penentuan dimensi balok didapat dari perhitungan dengan rumus pendekatan sbb: h = Kemudian kita cari panjang jembatan dengan menggunakan momen pada tumpuan. M tump = kgm q balok = 2,1 0,6 2402,67 = 3027,364 kg/m Mp = 1/8 q l = 1/8 3027,364 l 2 L = = 37,35 Dari analisa tersebut didapat bentang jembatan (L) = 37,35 m h = = 1,67 m h 2,37 m Direncanakan h = 1,85 m

24 Pembebanan Berat Sendiri Balok Girder Diaframa Plat lantai kendaraan + Aspal + Air hujan

25 Beban Hidup Kombinasi 1 Kombinasi 2 Kombinasi 3

26 Kombinasi 4 Kombinasi 5

27 Perhitungan Gaya Prategang Perencanaan Jumlah Kabel - Besar gaya pratekan untuk satu kabel (f pe ) : f pe = 70% = Kg/cm 2 - Luas perlu (A ps ) = = 76,8 cm 2 - Jumlah kabel (n) = = 55,37 - Jadi digunakan 2 18 strand, dan 1 22 strand = 58 strand Perhitungan Daerah Limit Kabel - batas bawah (diukur dari kern bawah) - batas atas (diukur dari kern atas) Perencanaan Lintasan Kabel

28 Perhitungan Momen Sekunder dan Garis C (C-Line) Pada Balok Pratekan menerus akan terjadi perubahan Garis C pada saat dilakukan jacking pada tendon. Hal ini disebabkan karena adanya reaksi atau gaya sekunder ditumpuan dalam yang disebabkan oleh prategang eksentris. Perhitungan Kehilangan Prategang Kehilangan prategang akibat perpendekan elastis Kehilangan prategang akibat gesekan kabel Kehilangan prategang akibat slip angker Kehilangan prategang akibat rangkak beton Kehilangan prategang akibat susut beton Kehilangan prategang akibat relaksasi

29 Kontrol Tegangan a. Tegangan saat awal (Initial Stage) - Pada Tumpuan f ct = Fo Fo.eoo.Ya M G.Ya + (Serat Atas) Ac I I f cb = Fo Fo.eoo.Yb M G.Yb + (Serat Bawah) Ac I I - Pada Lapangan f ct = Fo Fo.eoo.Ya M G.Ya + (Serat Atas) Ac I I f cb = Fo Fo.eoo.Yb M G.Yb + (Serat Bawah) A I I c TENDON 1 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI TENDON 1 & 2 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI

30 b. Tegangan saat peralihan gaya prategang (transfer) - Pada Tumpuan F M.Y f ct = o Fo.eoo.Ya P a + (Serat Atas) A I I c f cb = Fo Fo.eoo.Yb M P.Yb + (Serat Bawah) Ac I I - Pada Lapangan F M.Y f ct = o Fo.eoo.Ya P a + (Serat Atas) A I I f cb = c Fo Fo.eoo.Yb M P.Yb + (Serat Bawah) A I I c TENDON 1 & 2 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT SEMUA TENDON BEKERJA SETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT

31 c. Tegangan saat beban hidup bekerja (Service) - Pada Tumpuan f ct = Fo Fo.eoo.Ya M T.Ya + (Serat Atas) Ac I I f cb = Fo Fo.eoo.Yb M T.Yb + (Serat Bawah) Ac I I - Pada Lapangan f ct = Fo Fo.eoo.Ya M T.Ya + (Serat Atas) A I I f cb = c Fo Fo.eoo.Yb M T.Yb + (Serat Bawah) A I I c SEMUA TENDON BEKERJA SETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN TOTAL (SERVICE) N

32 Kontrol Momen Batas dan Momen Retak Kontrol Tegangan Pada Blok Angker Kontrol Lendutan

33

34 Perencanaan Abutmen & Pier Head Pembebanan Beban Vertikal Akibat Beban Mati Bangunan Atas Akibat Beban Hidup Bangunan Atas Akibat Berat Sendiri dan Tanah Beban Horisontal Akibat Tekanan Tanah Akibat Gaya Gesekan Akibat Gaya Rem dan Traksi Akibat Gaya Gempa Bumi Akibat Beban Angin Akibat Aliran Air dan Hanyutan (Untuk ditengah sungai)

35 Kombinasi I Mati+Hidup KOMBINASI PEMBEBANAN Kombinasi II Mati + Gesekan + Angin + Aliran & hanyutan Kombinasi III Mati + Hidup + Rem + Gesekan + Angin Kombinasi IV Mati + Gempa + Tekanan Tanah

36 Hasil Perhitungan ABUTMEN A-1 2 D16 6D-16 5 D16 D D D D16 D D D D D D-16 D D Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m

37 ABUTMEN A-2 2D-16 6D-16 4D-16 D D D D D D D D ng Ø 60 cm D D32-75

38 PIER HEAD D D D16 D D D16 D D Tiang Pancang Ø 6 L = 28 m

39 KESIMPULAN DAN SARAN 1. Pada perencanaan balok dengan bentang menerus, momen yang terjadi pada balok lebih kecil dari pada yang terjadi pada balok sederhana. Sehingga dimensi dan jumlah tendon yang dipakai bisa lebih optimum. 2. Untuk perencanaan struktur beton pratekan dengan menggunakan bentang menerus (statis tak tentu) sebaiknya menggunakan dimensi balok yang non-prismatis. Hal ini sisebabkan besar momen yang terjadi pada daerah lapangan lebih kecil dari pada daerah tumpuan, sehingga dengan penggunaan dimensi yang non prismatis besar tegangan akibat eksentrisitas tendon di lapangan dan di tumpuan bisa hampir sama. 3. Jumlah kehilangan prategang dengan menggunakan bentang menerus (statis tak tentu) lebih besar dibandigkan dengan balok sederhana, sehingga diperlukan perhatian lebih pada saat pelaksanaan. Agar jumlah kehilangan yang terjadi mendekati perhitungan rencana karena sangat beresiko terhadap kegagalan struktur/runtuh