PERILAKU DAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA JEMBATAN

Transkripsi

1 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni PERILAKU DAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA JEMBATAN M. Erizal Lubis, Novdin M Sianturi Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Simalungun Jalan Sisingamangaraja Barat Pematang Siantar usi_psi@yahoo.com ABSTRAK Jembatan merupakan salah satu bangunan infrastuktur yang sangat penting dalam menghubungkan dua wilayah yang dipisahkan oleh perairan. Kondisi layanan jembatan mempunyai umur layanan yang perlu diperhatikan dalam mempertahankan kemampuan jembatan untuk tetap dapat digunakan dengan baik. Karena pentingnya fungsi jembatan, maka jembatan harus mempunyai sistem struktur yang kuat dan tahan lama, serta tidak mudah rusak. Peningkatan volume kendaraan yang melewati jalan akan meningkatkan juga beban yang harus didukung oleh jembatan. Sebagai bagian jalan, jembatan mempunyai masa layan tertentu, sehingga perlu inovasi dalam perancangan, pembangunan dan pemeliharaan jembatan, agar jembatan dapat berfungsi optimal dan umur layan yang memadai. Penelitian dilakukan dengan menganalisis struktur rangka jembatan baik dilihat dari perilakunya maupun sistem struktur rangka baja jembatan. Untuk mengetahu perilaku struktur rangka dilakukan pemahaman tentang jenis-jenis jembatan berdasarkan material maupun berdasarkan fungsinya, tingkat pelayanan dan umur jembatan. Sistem struktur jembatan rangka menguraikan tentang bagian-bagian dari jembatan baik bagian bawah maupun bagian atas jembatan. Sistem struktur terdiri dari sistem struktur atas (superstructure) dan sistem struktur bawah (substructure). Sistem struktur atas terdiri dari sistem pelat-girder jembatan dan joint yang menghubungkan antar pelat-girder tersebut, sedangkan sistem struktur bawah terdiri dari pier, bearing, abutment, dan pondasi. Rangka batang merupakan perkembangan dari balok, untuk menghindarkan dimensi yang terlalu besar maka dicari alternatif lain, salah satunya dibuat rangka batang dengan ukuran dimensi balok yang kecil, bisa dipakai untuk bentang yang cukup besar dan mampu menahan beban yang besar. Upaya meningkatkan tingkat pelayanan dan umur layan jembatan rangka baja, dapat menggunakan kabel prategang yang bertujuan untuk menambah kekakuan dan kekuatan jembatan tanpa harus mengubah struktur jembatan rangka itu sendiri. Besarnya gaya prategang yang paling efisien dalam mengurangi besarnya lendutan yang terjadi pada model jembatan rangka baik akibat beban bekerja maupun akibat gaya prategang itu sendiri. Kata Kunci : Rangka jembatan, sistem struktur, perilaku struktur. 1. PENDAHULUAN Rangka batang umum digunakan untuk rangka atap, jembatan, menganti balok atau portal dengan bentang besar memakai rangka batang. Lendutan pada rangka batang sering dikaitkan dengan lendutan pada balok, dimana pada balok lendutan merupakan fungsi dari momen, sehingga lendutan pada rangka batang diasumsikan seperti fungsi momen, rangka batang dengan bentuk, bentang dan pembebanan sama dengan adanya kemiringan atau tidak adanya kemiringan akan menghasilkan lendutan yang sama.

2 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni Jembatan merupakan salah satu bangunan infrastuktur yang sangat penting dalam menghubungkan dua wilayah yang dipisahkan oleh perairan. Kondisi layanan jembatan mempunyai umur layanan yang perlu diperhatikan dalam mempertahankan kemampuan jembatan untuk tetap dapat digunakan dengan baik. Dalam melakukan pemeliharaan jembatan, perlu diperhatikan banyaknya lalu lintas harian (LHR) yang melalui jembatan setiap harinya yang apabila berlebih akan mengakibatkan terjadinya pergerakan atau pergeseran secara vertikal berupa lendutan pada jembatan, yang akan menyebabkan penurunan umur layanan. Karena pentingnya fungsi jembatan, maka jembatan harus mempunyai sistem struktur yang kuat dan tahan lama, serta tidak mudah rusak. Peningkatan volume kendaraan yang melewati jalan akan meningkatkan juga beban yang harus didukung oleh jembatan. Sebagai bagian jalan, jembatan mempunyai masa layan tertentu, sehingga perlu inovasi dalam perancangan, pembangunan dan pemeliharaan jembatan, agar jembatan dapat berfungsi optimal dan umur layan yang memadai. Gambar 1. Supply Traveller System untuk konstruksi Jembatan Barelang, Batam Sumber : Jenis jembatan baja seperti supply Traveller System untuk konstruksi baja Jembatan Barelang di Batam (Gambar 1) dan fabrikasi formwork untuk Jembatan Pasupati di Bandung (Gambar 2). Tumilar Steffie (2013), Sistem struktur dari suatu bangunan, merupakan kumpulan dan kombinasi berbagai elemen struktur yang dihubungkan dan disusun secara teratur, baik secara discrete maupun menerus yang membentuk suatu totalitas kesatuan struktur. Irregularitas bentuk dan sistem struktur diusahakan seminimal mungkin. Setiap sistem struktur hanya bisa diterapkan didalam limit ketinggian tertentu.

3 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni Gambar 2. Fabrikasi steel formwork Jembatan Pasupati, Bandung Sumber : Rangka batang merupakan perkembangan dari balok, karena bentang yangcukup besar sehingga tidak memungkinkan memakai balok biasa karena dimensi baloknya akan besar sekali dan berat sendirinya akan besar pula untuk menghindarkan dimensi yang terlalu besar maka dicari alternatif lain, salah satunya dibuat rangka batang dengan ukuran dimensi balok yang kecil, bisa dipakai untuk bentang yang cukup besar dan mampu menahan beban yang besar. Husada Ginardy (2012), lendutan pada rangka batang ternyata tidak mengikuti fungsi momen, karena ada pengaruh perpendekan atau perpanjangan batang serta pengaruh putaran sudut titik pertemuan antar batang. Untuk kondisi datar maupun kondisi miring, lendutan yang paling kecil adalah bentuk rangka Gambar 3. Hasil dari perhitungan, lendutan yang terjadi pada titik 4 dengan kondisi datar maupun dengan kemiringan, lendutan yang paling kecil adalah model pada Gambar 3 = 0,9259 cm. Gambar 3. Model sistem rangka jembatan yang menghasilkan lendukan terkceil. Hasil dari perhitungan model Gambar 3, lendutan yang terjadi pada titik 4 dengan kondisi datar mempunyai lendutan = 0,9259 cm dan bertambahnya kemiringan ternyata lendutan yang terjadi bertambah besar, kemiringan 45 o lendutannya = 3,2414 cm.

4 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni Indianto Andi dan Rosyidah Anis (2010), kinerja gaya prategang pada rangka dapat diketahui jika dilakukan komparasi antara lendutan hasil analisis dengan lendutan hasil uji pembebanan dengan gaya prestress bervariasi dari kecil ke besar. Hasil menunjukkan bahwa semakin besar gaya prestress perbedaan hasil analisa teritis dan hasil uji semakin kecil, ini menunjukkan gaya prestress dapat mereduksi lendutan struktur yang diakibatkan oleh perilaku awal struktur ketika menerima beban. Gambar 4. Grafik hasil kajian teoritis dengan hasil uji pembebanan Jembatan rangka (truss bridge), tersusun dari batang-batang yang dihubungkan satu sama lain dengan pelat buhul, dengan pengikat paku keling, baut atau las. Batangbatang rangka ini hanya memikul gaya dalam aksial (normal) tekan atau tarik, tidak seperti pada jembatan gelagar yang memikul gaya-gaya dalam momen lentur dan gaya lintang. Sugeng P. Budio, M Idris Bakhtiar (2012), keberadaan kabel prategang pada model jembatan rangka selain bisa memberikan lendutan yang mengarah ke atas juga dapat meningkatkan kekakuan model jembatan sehingga lendutan yang terjadi akibat beban yang bekerja pun menjadi berkurang. Hal ini terjadi karena dengan adanya kabel prategang yang menahan terjadinya deformasi pada jembatan menyebabkan seolah-olah jembatan memiliki batang tambahan pada strukturnya. Sehingga pada akhirnya dikarenakan jumlah batang bertambah, kekakuan model jembatan meningkat. Pemberian gaya prategang tipe segitiga dalam berbagai variasi letak beban memberikan perbandingan prosentase penurunan lendutan yang terjadi antara jembatan rangka dan jembatan rangka prategang menghasilkan yang bervariasi antara % %. Sehingga secara keseluruhan, jembatan yang sudah diberi prategang mengalami lendutan yang lebih kecil dibandingkan dengan jembatan yang tidak diberi prategang.

5 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni METODOLODI PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan menganalisis struktur rangka jembatan baik dilihat dari perilakunya maupun sistem struktur rangka baja jembatan. Untuk mengetahu perilaku struktur rangka dilakukan pemahaman tentang jenis-jenis jembatan berdasarkan material maupun berdasarkan fungsinya, tingkat pelayanan dan umur jembatan. Sistem struktur jembatan rangka menguraikan tentang bagian-bagian dari jembatan baik bagian bawah maupun bagian atas jembatan. Kemudian menguraikan tentang klasifikasi jembatan terhadap panjang jembatan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi, jembatan terdiri atas jembatan yang terbuat dari beton, baja, dan kayu, sedangkan berdasarkan fungsinya, jembatan terdiri atas jembatan untuk distribusi pipa gas/air, pejalan kaki, kendaraan bermotor, dan kereta api. Dalam perencanaan struktur, jembatan dibagi kedalam dua sistem struktur, yaitu sistem struktur atas (superstructure) dan sistem struktur bawah (substructure). Sistem struktur atas terdiri dari sistem pelat-girder jembatan dan joint yang menghubungkan antar pelat-girder tersebut, sedangkan sistem struktur bawah terdiri dari pier, bearing, abutment, dan pondasi. Sistem struktur atas jembatan terbagi atas : 1. Sistem jembatan dengan pelat (slab bridge) 2. Sistem jembatan dengan balok (girder bridge) 3. Sistem jembatan dengan rangka (truss bridge) 4. Sistem jembatan lengkung (arch bridge) 5. Sistem jembatan gantung (suspension bridge) 6. Sistem jembatan dengan kabel cancang (cable-stayed bridge) Masing-masing sistem struktur jembatan juga memiliki kompatibilitas yang berbeda terhadap panjang bentang jembatan tersebut. Klasifikasi sistem struktur jembatan terhadap panjang jembatan ditunjukkan pada Gambar 5. Pada umumnya, sistem struktur jembatan beton bertulang sudah mulai jarang digunakan karena jembatan yang hanya dengan beton bertulang hanya dapat digunakan pada jembatan bentang pendek dan tidak efektif untuk jembatan bentang panjang dari

6 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni segi dimensi penampang dan biaya konstruksi. Selain itu, dari segi perencanaan dan desain, jembatan beton bertulang identik dengan perencanaan struktur beton bertulang. Gambar 5. Sistem struktur jembatan terhadap panjang bentang jembatan. Rangka batang merupakan perkembangan dari balok, karena bentang yang cukup besar sehingga tidak memungkinkan memakai balok biasa karena dimensi baloknya akan besar sekali dan berat sendirinya akan besar pula untuk menghindarkan dimensi yang terlalu besar maka dicari alternatif lain, salah satunya dibuat rangka batang dengan ukuran dimensi balok yang kecil, bisa dipakai untuk bentang yang cukup besar dan mampu menahan beban yang besar. Upaya meningkatkan tingkat pelayanan dan umur layan jembatan rangka baja, dapat menggunakan kabel prategang yang bertujuan untuk menambah kekakuan dan kekuatan jembatan tanpa harus mengubah struktur jembatan rangka itu sendiri. Adanya gaya prategang menyebabkan jembatan melendut ke atas sedangkan lendutan yang terjadi akibat beban mengarah ke bawah. Sehingga ketika model jembatan rangka diberikan gaya prategang akan menyebabkan jembatan tersebut mempunyai lendutan awal yang mengarah ke atas. Pemberian lendutan awal akibat prategang ini menyebabkan model jembatan memiliki nilai tambah dalam menerima beban yang bekerja, karena lendutan yang diakibatkan oleh gaya prategang dan lendutan akibat beban yang diberikan bersifat saling mengurangi, sehingga lendutan yang disebabkan oleh beban menjadi berkurang. Dalam penambahan prategang perlu diperhatikan bahwa dengan adanya pemberian gaya prategang akan memberikan nilai lendutan ke atas yang dapat menyamai atau bahkan

7 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni melebihi nilai lendutan ke bawah akibat beban. Jika hal tersebut terjadi maka lendutan yang dialami oleh model jembatan rangka tetaplah besar, yang berbeda hanya arah lendutannya saja. Berdasarkan hal tersebut, maka perlu diketahui besarnya gaya prategang yang paling efisien dalam mengurangi besarnya lendutan yang terjadi pada model jembatan rangka baik akibat beban bekerja maupun akibat gaya prategang itu sendiri. Pengurangan kemampuan untuk menahan beban ini mengakibatkan beban tersebut dipindahkan ke batang di sebelahnya. Pemindahan beban ini disertai berkurangnya kekuatan material akan mengakibatkan terjadinya perilaku tekuk berikutnya. Kumpulan perilaku ini akan menyebabkan struktur jembatan tidak lagi bersifat layaknya rangka baja, namun sudah menyerupai balok. Pemberian gaya prategang tipe segitiga dalam berbagai variasi letak beban memberikan perbandingan prosentase penurunan lendutan yang terjadi antara jembatan rangka dan jembatan rangka prategang menghasilkan yang bervariasi antara % %. Sehingga secara keseluruhan, jembatan yang sudah diberi prategang mengalami lendutan yang lebih kecil dibandingkan dengan jembatan yang tidak diberi prategang. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Perencanaan struktur jembatan dibagi dalam dua sistem struktur, yaitu sistem struktur atas (superstructure) dan sistem struktur bawah (substructure). Sistem struktur atas terdiri dari sistem pelat-girder jembatan dan joint yang menghubungkan antar pelatgirder tersebut, sedangkan sistem struktur bawah terdiri dari pier, bearing, abutment, dan pondasi. 2. Sistem struktur jembatan beton bertulang sudah mulai jarang digunakan karena dari segi perencanaan dan desain, jembatan beton bertulang identik dengan perencanaan struktur beton bertulang. Rangka batang merupakan perkembangan dari balok, karena bentang yang cukup besar sehingga tidak memungkinkan memakai balok biasa karena dimensi baloknya akan besar sekali dan berat sendirinya akan besar pula, untuk menghindarkan dimensi yang terlalu besar maka dicari alternatif lain, salah satunya dibuat rangka batang dengan ukuran dimensi balok yang kecil, bisa dipakai untuk bentang yang cukup besar dan mampu menahan beban yang besar.

8 Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni Upaya meningkatkan tingkat pelayanan dan umur layan jembatan rangka baja, dapat menggunakan kabel prategang yang bertujuan untuk menambah kekakuan dan kekuatan jembatan tanpa harus mengubah struktur jembatan rangka itu sendiri. Besarnya gaya prategang yang paling efisien dalam mengurangi besarnya lendutan yang terjadi pada model jembatan rangka baik akibat beban bekerja maupun akibat gaya prategang itu sendiri. DAFTAR PUSTAKA, (2013), Jembatan, Sumber : Ginardy Husada1,Kanjalia Tjandrapuspa Tanamal (2012), Kajian Pengaruh Kemiringan Rangka Batang Rasuk Paralel Terhadap Lendutan, Jurnal Teknik Sipil Volume 8 Nomor 2, Oktober 2012 : Indianto Andi dan Rosyidah Anis (2010), Prototype Rangka Baja Pratekan untuk Jembatan Rangka Baja Lantai di atas, Seminar Nasional Teknik Sipil Politeknik Negeri Jakarta. Sugeng P. Budio, M Idris Bakhtiar (2012), Pengaruh Letak Beban Terhadap Gaya Prategang Tipe Segitiga Pada Model Jembatan Rangka Baja, Jurnal Teknik Sipil Volume 11, No. 2 : Tumilar Steffie, (2013), Perilaku Dan Sistem Struktur Pada Perencanaan Gedung Tinggi, Prosiding Seminar Nasional HAKI : B01 31.