Modifikasi Jembatan Buol Sulawesi Tengah Menggunakan Jembatan Busur Menerus Rangka Baja

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-184 Modifikasi Jebatan Buol Sulawesi Tengah Menggunakan Jebatan Busur Menerus Rangka Baja R. Dary Wira Mahadika dan Endah Wahyuni Departeen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopeber (ITS) Jl. Arief Rahan Haki, Surabaya Indonesia e-ail: Abstrak Jebatan Buol terasuk jebatan kelas nasional yang enghubungkan jalan lintas provinsi antara provinsi Sulawesi Tengah dan Gorontalo. Jebatan ini terletak diatas sungai Buol Kabupaten Buol Sulawesi Tengah dan enggunakan konstruksi rangka batang baja sederhana sebagai struktur utaanya. Jebatan Buol eiliki estetika yang kurang baik. Hal ini yang elatarbelakangi pebangunan Jebatan Buol yang baru, sebagai solusi dala pebangunan jebatan yang eiliki estetika yang baik, kuat dan dapat enjadi landark bagi kabupaten Buol. Tugas akhir ini eodifikasi Jebatan Buol enjadi Jebatan Busur Menerus Rangka Baja. Jebatan didesain dengan bentang pelengkung enerus rangka baja sepanjang dengan lebar 9 eter dan tinggi 20.5 eter. Tugas akhir ini berpedoan pada beberapa standar peraturan yang ada. Untuk pebebanan jebatan beserta kobinasi pebebanan engacu pada SNI 1725:2016, perencanaan struktur baja disesuaikan pada RSNI T Untuk desain pelat kendaraan enggunakan SNI , serta untuk perencanaan ketahanan gepa enggunakan SNI 2833:2008. Dengan enggunakan proga bantu SAP2000, kobinasi KUAT 1 (SNI ) enghasilkan output gaya yang lebih besar daripada kobinasi lainnya sehingga kobinasi tersebut digunakan untuk enentukan profil rangka jebatan. Analisis perletakan enggunakan proga bantu SAP2000 dengan kobinasi beban yang enentukan dala perencanaan POT Bearing adalah kobinasi EKSTREM I (SNI ) dan KUAT 1 (SNI ). Hasil dari analisa dengan proga bantu SAP2000 profil utaa yang terbesar pada jebatan busur enggunakan BOX 650 x 650 x 36. Dala erencanakan bangunan bawah jebatan, dilakukan analisis enggunakan progra bantu spcolun untuk endapatkan julah tulangan longitudinal pada abutent dan pilar jebatan, serta untuk tiang pancang jebatan dilakukan kontrol berdasarkan daya dukung tanah dan tipe aterial yang digunakan. Dari perencanaan tersebut, didapatkan diensi abuten 11.1 x 2.1 x 7.3 eter dan pilar 11.4 x 2.1 x 1.4 eter serta kebutuhan tiang pancang untuk abutent sebanyak 21 buah dan pilar sebanyak 60 buah. Kata Kunci Abuten, Jebatan Busur, Jebatan Busur Menerus, Pilar, POT Bearing. J I. PENDAHULUAN EMBATAN erupakan struktur yang dibuat untuk enyeberangi jurang atau rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Dala perencanaan jebatan, sebaiknya tidak hanya epertibangkan aspek struktural saja, tetapi juga perlu eninjau aspek estetika. Pada kondisi saat ini, jebatan di sungai Buol kabupaten Buol Sulawesi Tengah erupakan jebatan dengan konstruksi rangka batang baja sederhana (lihat Gabar 1). Jebatan ini terasuk jebatan kelas nasional yang enghubungkan jalan lintas provinsi antara provinsi Sulawesi Tengah dan Gorontalo. Jebatan Buol terletak di Kabupaten Buol Sulawesi Tengah yang terasuk dala wilayah zona gepa 2 enurut [1] (lihat Gabar 2) Jebatan ini eiliki panjang bentang bersih yaitu dengan 4 segen dan 3 pilar. Setiap segennya eiliki panjang bentang sebesar eter dan lebar 9 eter. Gabar 1. Lokasi Jebatan Buol Gabar 2. Konstruksi Existing Jebatan Buol Jebatan Buol eiliki estetika yang kurang baik karena jebatan ini terdiri dari 4 jebatan dengan bentuk rangka baja yang saa. Mengulang span yang saa berulang kali akan terlihat ebosankan dan onoton [2]. Oleh karena itu, dengan kondisi jebatan Buol saat ini dibutuhkan jebatan baru selain kuat serta eiliki estetika yang baik. Jebatan dengan tipe Continuous steel truss arch eiliki keunggulan dala kekuatan dan estetika. Dala hal kekuatan, Continuous steel truss arch lebih kaku serta ebutuhkan expansion joint dan pilar yang lebih sedikit dibandingkan dengan odel siple steel truss. Sedangkan dala hal estetika, Continuous steel truss arch enggunakan satu bentuk elengkung enerus dan tidak engulang bentuk yang saa. Selain itu odel ini asih sedikit digunakan di Indonesia sehingga tidak terlihat ebosankan dan enjadi landark bagi Kabupaten Buol yang dapat eningkatkan perekonoian warga sekitar.

2 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-185 Mulai Studi Literatur Pengupulan Data Preliinary Desain Pebebanan II. METODOLOGI Profil Box, Siku dan WF : 250 MPa (A36) - Mutu baut sabungan enggunakan ASTM A325 untuk sabungan baut antar profil; - Mutu las yang digunakan adalah E70xx [3] Meperkirakan tebal pelat lantai kendaraan Pelat lantai yang berfungsi sebagai jalan kendaraan pada jebatan harus epunyai tebal iniu ts, dengan ketebalan 20 c [4]. 2. Menentukan Diensi Busur - Tinggi Busur Syarat : 1 6 ff LL Perodelan dan Analisa Struktur Utaa dengan Progra SAP2000 TIDAK OK Kontrol Terhadap Gaya Dala OK Perhitungan Sabungan Perodelan dan Analisa Struktur Bangunan Bawah Gabar Hasil Perencanaan Selesai Gabar 3. Diagra Alir Adapun keterangan dari bagan etodologi di atas adalah sebagai berikut : A. Studi Literatur Melakukan studi literatur dengan berpedoan beberapa standar peraturan sebagai bahan pustaka dala pengerjaan tugas akhir, antara lain : a. Bridges Manageent Syste (BMS) 1992 b. SNI 1725:2016 c. SNI 2847:2013 d. RSNI T e. SNI 2833:2008 B. Pengupulan Data Data yang diperlukan antara lain : - Bentang jebatan : eter - Data tanah : Standar Penetrasi Test (SPT) - Lokasi : Kabupaten Buol - Ruas Jalan : Buol - Gorontalo - Letak Jebatan : 720 dari pantai - Zona wilayah gepa : 2 (SNI 2833:2008) C. Preliinary Design 1. Penentuan utu bahan yang digunakan : - Mutu Beton Pelat (f c) = 25 MPa. - Mutu Beton Pilar (f c) = 29 MPa. - Mutu Beton Abutent (f c) = 29 MPa. - Mutu Baja Tulangan (fy) = 40 MPa - Struktur utaa (fy) : Profil Circullar Hollow : 317 MPa (A500 Grade B) Gabar 4. Tinggi Busur - Tinggi Tapang Busur Tinggi tapang busur rangka batang dengan batang tarik dapat enggunakan syarat sebagai berikut [5] : Syarat : 1 40 tt LL Lebar Jebatan Lebar jebatan dapat enggunakan syarat sebagai berikut [5] : Syarat : bb 1 LL Pebebanan Pebebanan yang bekerja pada struktur jebatan terdiri dari beban ati (berat sendiri dan beban ati tabahan), beban hidup, beban angin dan beban gepa. [6] D. Perodelan dan Analisa Struktur Utaa dengan Progra SAP2000 Tugas Akhir ini eodelkan Jebatan Busur Menerus Buol dengan enggunakan proga bantu SAP2000. Peodelan 2 Diensi untuk endapatkan garis pengaruh pada jebatan dan peodelan 3 Diensi untuk endapatkan profil yang digunakan sesuai kobinasi pebebanan SNI [6]. Gabar 5. Peodelan 2 Diensi Jebatan dengan SAP2000 Gabar 6. Peodelan 3 Diensi Jebatan dengan SAP2000 Profil struktur sekunder Jebatan Buol enggunakan produk dari 3 suber yaitu JFE Steel Coorporation [7] untuk profil WF dengan utu baja ASTM A36 (fu = 390 Mpa dan fy = 250 Mpa), PT. Gunung Garuda [8] untuk

3 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-186 profil siku dengan utu baja ASTM A36 (fu = 390 Mpa dan fy = 250 Mpa) dan Steel Tube Institute of North Aerica [9] untuk profil Circullar hollow dengan utu ASTM A500 GrB (fu = 400 Mpa dan fy = 290 Mpa). Dari hasil perhitungan struktur sekunder jebatan busur didapatkan : - Gelagar eanjang WF 434 x 299 x 10 x 15 - Gelagar elintang WF 786 x 384 x 19.7 x Ikatan angin lantai kendaraan L 200 x 200 x 20 - Ikatan angin tepi atas O Ikatan silang angin rangka O 7 - Ikatan angin tepi bawah O Profil rangka utaa enggunakan brosur Corus Tubes Structural & Conveyance Business [10] yang eiliki utu SN490 B (fy = 345 Mpa dan fu = 490 Mpa) Berikut erupakan rekap profil rangka utaa jebatan : - Batang tepi atas segen 1-2 Box 550 x 550 x 32 - Batang tepi atas segen 3 & 5 Box 350 x 350 x 19 - Batang tepi atas segen 4 & 6 Box 400 x 400 x 22 - Batang tepi bawah segen 1 & 6 Box 350 x 350 x 19 - Batang tepi bawah segen 2 Box 500 x 500 x 28 - Batang tepi bawah segen 3 & 4 Box 650 x 650 x 36 - Batang tepi bawah segen 5 Box 450 x 450 x 25 - Batang vertikal segent 1 & 3 Box 350 x 350 x 19 - Batang vertikal segent 4 Box 450 x 450 x 25 - Batang vertikal segent 5 & 6 Box 350 x 350 x 19 - Batang diagonal segen 1-3 Box 350 x 350 x 19 - Batang diagonal segen 4 & 5 Box 400 x 400 x 22 - Batang diagonal segen 6 Box 350 x 350 x 19 - Batang tarik Box 500 x 500 x 28 - Kolo portal akhir Box 500 x 500 x 22 - Balok portal akhir Box 500 x 500 x 22 - Batang penggantung Full Locked Cables berdiaeter 50 (fy = 734 Mpa dan fu = Mpa) Perletakaan yang digunakan engguanakan POT Bearing dari perusahaan Freyssinet dengan tipe GG 30000, GG 20000, FX dan GL 4000 [11] E. Kontrol Gaya Dala 1. Kontrol Kapasitas Tarik Batas kekuatan [3] N u tt NN nn tt = 0.9 Nilai N n diabil sebagai nilai terendah dari beberapa persaaan dibawah ini : Kontrol leleh : N u tt ff yy AA gg tt = 0.75 Kontrol putus : N u tt ff uu AA ee tt = 0.75 Luas Penapang Efektif : A e = A x 1 xx LL Diana : N u : Gaya Tarik aksial terfaktor (N) ff yy : Tegangan leleh (MPa) ff uu : Tegangan tarik putus (MPa) A g : Luas penapang bruto ( 2 ) A e : Luas penapang efektif ( 2 ) x : eksentrisitas sabungan () (Tabel 1.) Tabel 1. Eksentrisitas Sabungan [12] 2. Kontrol Kapasitas Tekan Batas kekuatan [3] NN uu φφ nn NN nn φφ nn = 0.85 Kekuatan tekan noinal NN nn = 0.66 λλ cc 2 AAAAAAAA untuk λλ cc 1,5 NN nn = (0,88) λλ cc 2 AAAAAAAA untuk λλ cc 1,5 λλ cc = LL kk rrrr ffff EE Lk = K c x L Diana : N n : Kuat tekan noinal koponen (N) K c : Faktor panjang tekuk untuk koponen struktur λλ cc : Kelangsingan Koponen Struktur Tekan [13]

4 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-187 F. Perhitungan Sabungan Sabungan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah sabungan baut tipe friksi [3] dan untuk contoh salah satu sabungan dapat dilihat sebagai berikut: Kuat geser noinal (Vn) = 1.13 x µ x n ei x n ti x k h Kuat rencana : V d = Vn Diana : - μμ : Koefisien geser - n ti : Gaya tarik iniu (kn) - n ei : Julah perukaan antara efektif - : K h : 1,00 untuk lubang standar Gabar 7. Rasio Tebal dan Lebar Penapang untuk Kontrol Kelangsingan Penapang [13] Tabel 2. Hasil Kontrol Tekan Tabel 3. Hasil Kontrol Tarik No No. Batang Penapang () Kontrol Kapasitas Tarik ØPn (kg) Pu (kg) Kontrol Sqr 350 x 350 x OK Sqr 550 x 550 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 500 x 500 x OK Sqr 550 x 550 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 650 x 650 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 650 x 650 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 450 x 450 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 450 x 450 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 350 x 350 x OK 24 4 Sqr 350 x 350 x OK Sqr 400 x 400 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 350 x 350 x OK Sqr 500 x 500 x OK Sabungan Batang Tarik Vu = kg Pelat Sabung t = 40 A36 (fy = 250 MPa, fu = 400 MPa) Spesifikasi profil square hollow 500 x 500 x 28 yang dibutuhkan pada perhitungan ini sebagai berikut : F y = 345 d = 500 E 2000 s = 00 A g = M f pa u = 490 B = 500 M t Pa f = 28 2 x = bb 2 4(BB+HH) = ( ) x = 62.5 Baut Tipe A325 Diaeter baut (db) = 24 Gaya tarik iniu = kg Julah bidang geser = 1 K h = 1 (Lubang standar) µ = 0.35 (Giling bersih) Kuat Rencana Baut Tipe Gesek (Friction Type) Kuat Geser (V sf ) = 1.13 x µ x n ei x N ti x k h = 1.13 x 0.35 x 1 x kg x 1 = kg Julah Baut (n) VVVV = = 149 = 150 bbbbaah VV ssss Penepatan baut 50 buah untuk sisi bawah, kiri dan kanan. Jarak Peasangan Baut Syarat : 2.5d b S 15t p 1.5d b S1 (4t p + 100) 1.25d b S2 12t p Maka : Untuk jarak S : 2.5 x 24 S 15 x S 420 Jarak S : 60 Untuk jarak S1 : 1.5 x 24 S1 (4 x ) 36 S1 212 Jarak S1 : 90 Untuk jarak S2 : 1.25 x 24 S2 12 x S2 336 Jarak S2 : 130 M pa

5 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-188 Gabar 8. Sabungan Batang Tarik Tabel 4. Kobinasi Pebebanan pada Jebatan Buol Kobinasi Pebebanan Pilar Kobinasi P (t) Mx (t) My (t) Hx (t) Hy (t) Kuat Kuat Kuat Ekstree Daya Layan Kobinasi Pebebanan Abutent Kobinasi P (t) Mx (t) My (t) Hx (t) Hy (t) Kuat Kuat Kuat Ekstree Daya Layan Sesuai kontrol pada abutent dan pilar serta kontrol tiang pancang sesuai kondisi tanah didapatkan diensi abutent 11.1 x 2.1 x 7.3 eter dan pilar 11.4 x 2.1 x 1.4 eter serta tiang pancang dari PT Wijaya Karya untuk abutent sebanyak 21 buah dan untuk pilar sebanyak 60 buah dengan diaeter tiang pancang sebesar 1000 [14]. G. Perencanaan Bangunan Bawah Berat sendiri dari abutent dan pilar jebatan ditabah tanah dibelakangnya dibagi enjadi beberapa segen. Pebagian segen tersebut dapat dilihat pada Gabar 9 dan Gabar 10. Gabar 11. Desain Abutent dan Konfigurasi Tiang Pancang Gabar 9. Sketsa Pebagian Berat Sendiri pada Abutent Jebatan dan Tanah dibelakang Abutent Gabar 12. Desain Pilar dan Konfigurasi Tiang Pancang III. KESIMPULAN Gabar 10. Sketsa Pebagian Beban Sendiri pada Pilar Pebagian segen tersebut untuk endapatkan berat total pilar dan abutent serta tanah dibelakang abutent. Kobinasi pebebanan pada struktur bangunan bawah Jebatan Busur Buol dapat dilihat pada Tabel 4. [6]. 1. Perancanaan pelat lantai kendaraan erupakan pelat beton yang eiliki ketebalan 20 c dan dilapisi aspal dengan ketebalan 5 c. 2. Profil struktur sekunder Jebatan Buol enggunakan produk dari 3 suber yaitu JFE Steel Coorporation untuk profil WF dengan utu baja ASTM A36 (fu = 390 Mpa dan fy = 250 Mpa), PT. Gunung Garuda untuk profil siku dengan utu baja ASTM A36 (fu = 390 Mpa dan fy = 250 Mpa) dan Steel Tube Institute of North Aerica untuk profil Circullar hollow dengan utu ASTM A500 GrB (fu = 400 Mpa dan fy = 290 Mpa).

6 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) D-189 Dari hasil perhitungan struktur sekunder jebatan busur didapatkan : - Gelagar eanjang WF 434 x 299 x 10 x 15 - Gelagar elintang WF 786 x 384 x 19.7 x Ikatan angin lantai kendaraan L 200 x 200 x 20 - Ikatan angin tepi atas O Ikatan silang angin rangka O 7 - Ikatan angin tepi bawah O Profil rangka utaa enggunakan brosur Corus Tubes Structural & Conveyance Business yang eiliki utu SN490 B (fy = 345 Mpa dan fu = 490 Mpa) Berikut erupakan rekap profil rangka utaa Batang tepi atas segen 1-2 Box 550 x 550 x 32 Batang tepi atas segen 3 & 5 Box 350 x 350 x 19 Batang tepi atas segen 4 & 6 Box 400 x 400 x 22 Batang tepi bawah segen 1 & 6 Box 350 x 350 x 19 Batang tepi bawah segen 2 Box 500 x 500 x 28 Batang tepi bawah segen 3 & 4 Box 650 x 650 x 36 Batang tepi bawah segen 5 Box 450 x 450 x 25 Batang vertikal segent 1 & 3 Box 350 x 350 x 19 Batang vertikal segent 4 Box 450 x 450 x 25 Batang vertikal segent 5 & 6 Box 350 x 350 x 19 Batang diagonal segen 1-3 Box 350 x 350 x 19 Batang diagonal segen 4 & 5 Box 400 x 400 x 22 Batang diagonal segen 6 Box 350 x 350 x 19 Batang tarik Box 500 x 500 x 28 Kolo portal akhir Box 500 x 500 x 22 Balok portal akhir Box 500 x 500 x 22 Batang penggantung Full Locked Cables berdiaeter 50 (fy = 734 Mpa dan fu = Mpa) 4. Perletakaan yang digunakan engguanakan POT Bearing dari perusahaan Freyssinet dengan tipe GG 30000, GG 20000, FX dan GL Abutent jebatan eiliki tinggi 7.3 eter dan panjang 11.1 eter dengan lebar poer 6 eter, panjang 14 eter dan tebal 1.2 eter. Mutu beton yang digunakan adalah f c 29 Mpa dan utu tulangan adalah fy 392 MPa. 6. Pilar jebatan eiliki tinggi 1.4 eter, lebar 2.1 dan panjang 11.4 eter dengan lebar poer 12 eter, panjang 20 eter tebal 1.5 eter. Mutu beton yang digunakan adalah f c 29 Mpa dan utu tulangan adalah fy 392 MPa. 7. Pondasi struktur enggunakan tiang pancang spun pile PT. WIKA BETON dengan diaeter 100 c Tipe C untuk abutent yang eiliki kedalaan 18 eter dan diaeter 100 c Tipe C untuk pilar yang eiliki kedalaan 15 eter sesuai dengan penyelidikan tanah SPT (Standard Penetration Test). Julah tiang pancang yang dibutuhkan untuk abutent sebanyak 21 buah dan untuk pilar sebanyak 60 buah DAFTAR PUSTAKA [1] Badan Standarisasi Nasional SNI 2833:2008Standar Perencanaan Ketahanan Gepa untuk Jebatan. BSN. Jakarta [2] Barker, Richard M dan Jay A. Puckett Design of Highway Bridges : An LRFD Approach. Third Edition. John Wiley & Sons, Inc. United States of Aerica. [3] Badan Standarisasi Nasional RSNI T Perencanaan Struktur Baja untuk Jebatan. BSN. Jakarta [4] Badan Standardisasi Nasional Bridge Manageent Syste (BMS) Peraturan Perencanaan Teknik Jebatan. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta [5] Steen, George Perry Design study of a three span continuous tied-arch bridge. Master Theses. Paper 4754 [6] Badan Standarisasi Nasional SNI 1725:2016 Pebebanan untuk Jebatan. BSN. Jakarta [7] JFE Steel Corporation Wide Flange Shapes. JFE Steel Corporation. Jepang [8] PT. Gunung Garuda Angle (Hot Rolled). Gunung Garuda. Bekasi [9] Steel Tube Institute Hollow Structural Section Diensions and Section Properties. Steel Tube Institute. United States of Aerica. [10] Corus UK Liited Jubo Structural Hollow Section. Eikon Ltd. United Kingdo [11] Soletanche Freyssinet Freyssinet Mechanical Bearings. Freyssinet. France [12] Aerican Institute of Steel Construction ANSI/AISC Specification for Structural Steel Buildings. AISC. United States of Aerica [13] Chen, Wf dan J.Y. Richard Liew The Civil Engineering Handbook Second Edition. CRC Press LLC. United States of Aerica [14] PT. Wijaya Karya Beton Brochure The Precast Concrete Manufacturer. PT. Wijaya Karya Beton. Bekasi. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis D.W engucapkan teria kasih kepada PT. Brantas Abipraya (Persero) yang telah eberikan dukungan berupa data-data yang diperlukan pada tugas akhir ini.