Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram

Transkripsi

1 Perencanaan Bangunan Atas Jembatan Kali Jangkok Dengan Menggunakan Precast Segmental Box Girder Upper structure design of kali Jangkok Bridge using segmental box girder Sus Mardiana 1, I Nyoman Merdana 2, Joedono 2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram Abstrak Dalam tugas akhir ini dilakukan perencanaan jembatan kali jangkok dengan menggunakan beton prategang box girder. Dimana tipe konstruksi yang digunakan adalah segmental box girder. Penggunan konstruksi ini agar mampu menahan lendutan, geser, dan torsi secara efektif dengan bentang jembatan 40 m. Perencanaan jembatan ini dimulai dengan penjelasan menggenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perencanaan hingga lingkup pembahasan, dan diikuti dengan dasardasar perencanaan dimana analisa pembebanan menggunakan RSNI T Dari data-data perencanaan kemudian dilakukan preliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi utama struktur atas jembatan. Pada tahap awal perencanaan analisa beban yang terjadi. Analisa beban yang terjadi yaitu analisa berat sendiri, analisa beban mati tambahan, analisa beban lalu lintas, gaya rem, beban pejalan kaki, beban gempa, beban angin, dan anlisa pengaruh waktu yaitu pengaruh creep dan kehilangan prategang. Selanjutnya dilakukan perhitungan penulangan box, kontrol tegangan, lendutan, momen, dan perhitungan geser. Beban yang diterima oleh box girder 15107,5999 kg/m beban mati (MS), 878,994 kg/m beban mati tambahan (MA), kg beban lajur D (TD) tanpa faktor beban dinamis (FBD), kg beban lajur D (TD) dengan faktor beban dinamis (FBD), 230 kg/m beban merata pejalan kaki (TP), kg beban akibat gaya Rem (TB), 225 kg/m beban angin (EW), dan 5654,269 kg/m beban gempa (EQ). Box girder memiliki tinggi 2,5 m dengan 12 buah tendon yang terdiri dari 19 buah strands tiap tendon. Diameter stands 15,7 mm dan diameter duct 95 mm. Gaya prategang yang terjadi sebesar 29685,177 kn setalah terjadi kehilangan prategang sebesar 25,53 %. Kata kunci : segmental box girder, jembatan kali jangkok, beton prategang, pottension prestress 1. PENDAHULUAN Jembatan kali jangkok dibangun di sungai jangkok. Jembatan ini menghubungkan antara Monjok dan Rembiga kota Mataram. Jembatan ini sangat diperlukan karena mengingat aktivitas masyarakat di sekitar wilayah tersebut semakin meningkat. Jembatan kali Jangkok ini mempunyai bentang 60 m yang dilengkapi dengan pilar. Jadi bentang jembatan terbagi 2 yaitu 20 m dan 40 m. Bentang 40 m cukup panjang sehingga diperlukan gelagar utama yang mampu menahan lendutan. Saat bentang 40 m ini dibebani dengan beban lalu lintas yang semakin meningkat akan mengakibatkan terjadinya lendutan yang cukup besar pada jembatan sehingga dibutuhkan redesign gelagar utama dengan penampang Box girder. Karena jenis gelagar ini lebih mampu menahan lendutan, geser, dan torsi secara efektif dibandingkan dengan I girder. Aktifitas penduduk di daerah Monjok Rembiga semakin meningkat sehingga dalam pelaksanaan jembatan penghubung daerah tersebut harus cepat selesai agar aktifitas masyarakat tidak terganggu. Maka dari itu perlu direncanakan jembatan yang dalam pelaksanaannya membutuhkan waktu yang singkat. Salah satu alternative agar waktu pelaksanaanya singkat yaitu menggunakan beton pracetak (Precast). Beton precast terdiri dari elemenelemen beton yang biasanya disebut dengan precast segmental. Dalam pelaksanaan prestress ini dicetak di tempat lain mengingat keterbatasan waktu untuk pekerjaan prestress sehingga tidak memungkinkan tendon-tendon prategang diangkur di abutmen. Jadi sistem 1

2 yang dipilih dalam pelaksanaan prestress ini adalah sistem posttension. Dari permasalahan di atas maka perlu dilakukan redesign tentang Perencanaan Bangunan Atas Jembatan Kali Jangkok Dengan Menggunakan Precast Segmental Box Girder. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka Pengertian jembatan secara umum, adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi, kali, jalan kereta api, jalan raya yang melintang tidak sebidang, dan lain sebagainya. (Ilham, 2010) 2.2 Landasan Teori Precast Segmental Box Girder Elemen Struktural Jembatan Segmental Box Girder terdiri dari beberapa segment yaitu: a. Pier Segment : Bagian ini terletak tepat di atas abutment. b. Deviator segment : Bagian ini dibutuhkan untuk pengaturan deviasi tendon. c. Standard segment : Dimensi standard box girder yang digunakan. Gambar 2.1 Tipe Segmen Box Girder Sumber : jurnal Prof. Dr.-Ing. G. Rombach, METODE PERENCANAAN Apabila hasil-hasil dari analisa dan pengolahan data sudah didapat, maka tahap perencanaa desain jembatan bisa dilaksanakan, dengan tujuan mengetahui konstruksi jembatan secara keseluruhan yang tepat sesuai analisa dari data yang telah diperoleh serta penempatan sebenarnya di lapangan terhadap kondisi riil berdasarkan peraturan pelaksanaan jembatan yang telah ditetapkan. Tahap ini meliputi : 1. Pemilihan lokasi, trase dan bahan konstruksi yang tepat. 2. Perancangan dan gambar detail konstruksi : a. Struktur atas Jembatan 1. Gelagar memanjang 2. Gelagar melintang 3. Rangka induk 4. Plat lantai 5. Sandaran dan trotoir 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Perencanaan Bangunan Bentang Jembatan : 40 Meter Lebar Jembatan : 9(1+7+1) Meter Jenis Jembatan Struktur atas jembatan : Box girder a. Lantai Jembatan Lebar Lantai Jembatan : 7 Meter f c : 25 MPa Tinggi Plat : 0.25 Meter b. Lantai Trotoar Lebar Lantai Trotoar : 1 Meter f c : 25 MPa Tinggi Plat : 0.25 Meter 4.2 Perhitungan Bangunan Sekunder Pembebanan pipa sandaran menggunakan pipa Galvanis dengan diameter 3''. Jadi berat sendiri pipa sandaran adalah 7.13 kg/m. Tiang sandaran menggunakan tulang tarik 2D12 dan tulangan tekan 2D12 dengan sangkang berdiameter 10 mm. Trotoar menggunakan beton rabat dengan berat volume 2200 kg/m Pembebanan Box Girder Dimensi Box Girder 2

3 Slab Bagian atas tengah: B1 = 6.40 m t2 = 0.25 m Slab atas bagian tepi: B2 = 1.3 m t1 = 0.4 m t2 = 0.25 m Tinggi Box girder, H = 2.5 m Tebal dinding samping, t3 = 0.4 Slab bawah: B3 = 4.31 m t4 = 0.3 m Penebalan pada pertemuan slab X 1 = 0.86 m Y 1 = 0.5 m X 2 = 0.41 m Y 2 = 0.81 m X 3 = 0.99 m Y 3 = 0.21 m X 9 = 0.15 m Y 9 = 0.3 m Lebar total box, B tot = B x B 2 = 9.00 m Tinggi dinding: h = H-t 2 -t 4 = 1.95 m a = 1.05 m c = h+t 5 = 2.25 m Berat sendiri box girder prestress Berat sendiri box girder di tunjukan dalam Tabel 4.1 Berikut ini: Tabel 4.1 Pembebanan yang terjadi pada box girder Kode Q P M No. Jenis Beban beban (kg/m) (kg) (kg.m) Keterangan 1 Berat sendiri box bs Beban merata, Qbs 2 Berat sendiri Ms Beban merata, Q MS 3 Mati tambahan MA Beban merata, Q MA 4 Lajur "D" TD Merata dan terpusat 5 Truk "T" TT Beban merata, 6 Beban pejalan kaki TP 250 Beban merata, Q TP 7 Gaya rem TB Beban momen, M TB 8 Angin EW 225 Beban merata, Q EW 9 Gempa EQ Beban merata,q EQ 3

4 Tabel 4.2 Persamaan momen dan gaya geser No Jenis Beban Persamaan Momen Persamaan Geser 1 Berat sendiri box Mx = girder x Q x( L xx X ) Vx = Q x X 2 Berat sendiri (MS) Mx = x Q x( L x X X ) Vx = Q x X 3 Mati tambahan Mx = (MA) x Q x( L xx X ) Vx = Q x X 4 Lajur "D" (TD) Mx = x Q x ( L x X X2 ) + xp xx Vx = Q x X + x P 5 Pejalan kaki (TP) Mx = x Q x( L xx X ) Vx = Q x L X 2 6 Gaya rem (TB) Mx = x M Vx = 7 Angin (EW) Mx = x Q x( L xx X ) Vx = Q x X 8 Gempa (EQ) Mx = x Q x( L xx X ) Vx = Q x X Tabel 4.3 Momen pada box girder akibat beban Jarak Momen Pada box girder prestress akibat beban KOMB. I KOMB. II KOMB. III KOMB. IV X B.sendiri Mata tamb Lanjur "D" Pendetarian Rem Angin Gempa MS+MA+ MS+MA+ MS+MA+ MS+MA TD+TB+ Ms MA TD TP TB EW EQ TD+TB TD+(EW) (0.7EW) + EQ (m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m) (Kg.m)

5 Tabel 4.4 Gaya geser pada box girder akibat beban Jarak Gaya geser pada Box Girder Prestress akibat beban KOMB. I KOMB. II KOMB. III KOMB. IV Mati X B.sendiri tamb Lanjur "D" Pendetarian Rem Angin Gempa MS+MA+ MS+MA+ MS+MA+ MS+MA Ms MA TD TP TB EW EQ TD+TB TD+(EW) TD+TB+ (0.7EW) + EQ (m) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) Gaya Prestress, Eksentrisitas Dan Jumlah Tendon Dipakai tendon 12 tendon (228 stands) spesifikasi BBR dengan type BBR VT CONA CMI SP 1906 dengan diameter duct 95 mm, dengan tebal dinding duct = 2 mm. Gaya prestress saat transfer ( Pt) sebesar kn, Gaya prategang efektif, P eff = kn 4.5 Posisi tendon a. Posisi tendon di tengah bentang Gambar 4.18 Posisi tendon di tengah bentang Direncanakan: a = 0.2 m yd = zo - a = 0.1 m Jarak masing-masing baris tendon terhadap alas z 1 = a + 2 x y d = 0.4 m z 2 = a + y d = 0.3 m 5

6 z 3 = a = 0.2 m b. Posisi tendon di tumpuan Gambar 4.19 Posisi tendon di tumpuan Direncanakan: Jarak yd harus di sesuaikan dengan jarak minimum spesi antar angkur sehingga di dapat: y d ' = 0.44 m a' = m Jarak masing-masing baris tendon terhadap alas z1' = a' + 2 x y d ' = 1.92 m z2' = a' + y d ' = 1.48 m z3' = a' = 1.04 m c. Eksentrisitas masing-masing tendon Eksentrisitas masing-masing tendon dapat dihitung seperti Tabel 4.10 dibawah ini. Tabel 4.5 Eksentrisitas masing-masing tendon Baris Posisi Tendon zi' Baris Posisi Tendon di zi Baris f i Tendon di Tumpuan tendon Tengah Bentang tendon = zi' - zi 1 x = 0.00 m (m) x = 20 m (m) z1' = a' + 2xyd' z1 = a + 2*yd = z2' = a' + yd' z2 = a + yd = z3' =a' z3= a= Posisi masing-masing tendon dapat dilihat pada Tabel 4.13 dihitung dengan persamaan dibawah ini: Z = Z 4 x f x x (L X) Tabel 4.6 Posisi tendon Jarak Trace Posisi Baris tendon X Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 (m) (m) (m) (m) (m)

7

8 4.6 Tegangan Yang Terjadi Pada Box Girder 1. Tegangan yang terjadi akibat gaya prestress A. Keadaan awal (saat transfer) Data perencanaan sebagai berikut: - Mutu beton balok pre-stress, K Kuat tekan beton, - f c = 0.83 x = 41.5 MPa - Kehilangan prategan sebesar % = kn - Kuat tekan beton pada keadaan awal (saat tranfer), - fci = 0.80 x f c = 33.2 MPa - Tegangan ijin beton tekan, 0.55 x fci' = 0.55 x 33.2 = MPa - Tegangan ijin beton tarik, 0.25 x f = 0.25 x = 1.44 MPa - Gaya prategang awal (Pt) = kn - Tahanan momen sisi atas (Wa) = m 3 - Tahanan momen sisi bawah (Wb) = m 3 - Momen akibat berat sendiri box girder (Mbs) = kg.m = kn.m - Luas penampang box girder (A) = m 2 - Eksentrisitas tendon, (es) = m Tegangan yang terjadi akibat gaya prestress adalah sebagai berikut: a. Tegangan di serat atas, f = + =.. + = kpa = MPa b. Tegangan di serat bawah, f = = = kpa = MPa Kontrol f = Mpa < Tegangan ijin tekan = MPa (Aman) f = MPa < Tegangan ijin tekan = MPa (Aman) B. Keadaan setelah loss of prestress Kehilangan Prategang total, P = kn Gaya efektif tengah bentang, P = Pj P = = kn 8

9 Tegangan yang terjadi akibat gaya prestress setelah terjadi kehilangan prategang adalah sebagai berikut: a. Tegangan di serat atas, fa = = = kpa = MPa b. Tegangan di serat bawah, fa = = = kpa = MPa Kontrol f = Mpa < Tegangan ijin tekan = 16.6 MPa (Aman) f = MPa < Tegangan ijin tekan = 16.6 MPa (Aman) 2. Lendutan Pada Box Girder Lendutan pada keadaan awal (transfer).. - Qpt = = = kn/m ( ) (. ) = - Qbs = = kn/m Lendutan yang terjadi pada saat transfer adalah δ = = x ( Qpt + Qbs)x ( ) x ( )x = m (Lendutan ke atas) Kontrol lendutan = 0.05 m δ = m < (.) = 0.05 m..(aman) Lendutan setelah loss of prestress - Qp =.. = = kn/m ( ) (. ) = - Qbs = = kn/m Lendutan yang terjadi setelah loss of prestress adalah δ = x Qp + Qbsx = ( ) x ( )x = m (Lendutan ke atas) Kontrol lendutan = 0.05 m δ = m < (.) = 0.05 m..(aman) 3. Tinjauan Momen Ultimit Box Girder Prestress Momen yang terjadi pada box girder akibat beban dapat di lihat pada Tabel 4.6 dibawah ini: 9

10 Tabel 4.7 Rekapitulasi Momen balok Faktor Aksi / Beban Beban Momen Momen Ultimit Ultimit M (knm) Mu (knm) A. Aksi Tetap Berat sendiri K MS 1.2 M MS M MS Beban Mati Tambahan K MA 2.0 M MA M MA Susut dan Rangkak K SR 1.0 M SR M SR Prategang K PR 1.0 M PR M PR B. Aksi Transien Beban Lajur "D" K TD 1.8 M TD M TD Beban pedestrian K TP 1.8 M TP M TP Gaya Rem K TB 1.8 M TB M TB C. Aksi Lingkungan Pengaruh Temperatur K TE 1.2 M TE M TE Beban Angin K EW 1.2 M EW M EW Beban Gempa K EQ 1.0 M EQ M EQ Kontrol kombinasi momen ultimit Kapasitas momen balok, (M r ) = kn.m 1) Kontrol tegangan terhadap kombinasi 1 Aksi tetap + aksi tersien yaitu (MS + MA + SR + PR) + (TD+TP+ TB) M u = (MS + MA + SR + PR) + (TD + TP + TB) = ( ) + ( ) = kn.m M u < M r kn.m < kn.m.(aman) 2) Kontrol tegangan terhadap kombinasi 2 Kombinasi primer (Kombinasi I) + (0.7 x aksi lingkungan) yaitu kombinsi I + (0.7 x ET) Kapasitas momen balok, (M r ) = kn.m M u = (MS + MA + SR + PR) + (TD + TP + TB) + (0.7 x ET ) = ( ) + ( ) + (0.7 x 6.978) = kn.m M u < M r kn.m < kn.m.(aman) 3) Kontrol tegangan terhadap kombinasi 3 Kombinasi primer (Kombinasi I) + (0.7 x aksi lingkungan) yaitu kombinsi I + (0.7 x EW) Kapasitas momen balok, (M r ) = kn.m M u = (MS + MA + SR + PR) + (TD + TP + TB) + (0.7 x EW) = ( ) + ( ) + (0.7 x ) = kn.m M u < M r kn.m < kn.m.(aman) 4) Kontrol tegangan terhadap kombinasi 4 10

11 Kombinasi primer (Kombinasi I) +(0.5 x dua/ lebih aksi lingkungan) yaitu kombinsi I + (0.5 x (ET+EW)) Kapasitas momen balok, (M r ) = kn.m M u = (MS + MA + SR + PR) + (TD + TP + TB) + (0.5x (ET + EW)) = ( ) + ( ) + (0.5 x ( )) = kn.m M u < M r kn.m < kn.m.(aman) 5) Kontrol tegangan terhadap kombinasi 5 Aksi tetap + satu aksi tersien yaitu (MS + MA + SR + PR) + (EQ) Kapasitas momen balok, (M r ) = kn.m M u = (MS + MA + SR + PR) + (EQ) = ( ) + ( ) = kn.m M u < M r kn.m < kn.m.(aman) Pembesian box girder Penulangan plat dinding tepi box girder digunakan tulangan D , penulangan plat bawah box girder digunakan tulangan D , penulangan plat atas box girder digunakan tulangan D KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 kesimpulan Berdasarkan perencanaan yang di atas dapat di simpulkan bahwa: 1. Beban yang di terima total oleh box girder adalah sebesar 15107,5999 kg/m beban mati (MS), 878,994 kg/m beban mati tambahan (MA), kg beban lajur D (TD) tanpa faktor beban dinamis (FBD), kg beban lajur D (TD) dengan faktor beban dinamis (FBD), 250 kg/m beban merata pejalan kaki (TP), kg beban akibat gaya Rem (TB), 225 kg/m beban angin (EW), dan 5654,269 kg/m beban gempa (EQ). 2. Dimensi box gider yang di gunakan adalah lebar plat atas 9 m, tinggi box girder (H) 2,5 m, tebal plat dinding tepi (t3) 0,4 m, tebal plat bawah (t4) 0,3 m, tebal plat atas (t2) 0,25 m, tebal plat atas tepi (t1) 0,4 m 3. Tendon yang digunakan sebanyak 12 buah tendon yaitu 6 buah tendon disebelah kiri dan 6 buah tendon di sebelah kanan penampang box girder. Tiap tendon terdiri dari 19 stands dengan diameter 15,7 mm. Jenis angkur yang di pakai adalah spesifikasi BBR dengan tipe BBR VT CONA CMI SP Diameter duct digunakan berdasarkan spesifikasi BBR yaitu 95 mm dengan tebal dinding duct 2 mm. 5.2 Saran Berdasarkan pengerjaan tugas akhir ini, saran yang dapat penulis berikan untuk pengembangan lebih lanjut antara lain: a. Perlu dilakukan perencanaan dengan jumlah rongga box girder yang berbeda sebagai pembanding, sehingga dapat diketahui mana yang lebih efektif dan ekonomis. b. Perencanaan jembatan dengan box girder sebaiknya dibuat program seperti Q-basic, visual C ++ ataupun dengan program lain yang dapat memudahkan perencanaan. 11