BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pilar merupakan komponen bangunan bawah jembatan, bagian bawah yang memiliki fungsi untuk menyalurkan beban struktur atas jembatan (superstructure) menuju pondasi jembatan yang kemudian diteruskan ke tanah dasar. Untuk itu diperlukan suatu konstruksi pilar yang kuat dan kaku untuk menopang jembatan. Dalam mendesain bentuk pilar perlu diperhatikan berbagai aspek seperti lokasi, bahan, keperluan jembatan tersebut dibangun, nilai ekonomis dan nilai arsitektural. Pada konstruksi bangunan jembatan, pilar dapat memberikan nilai arsitektural yang tinggi sehingga dapat dijadikan ciri khas dari jembatan tersebut. Seiring dengan berkembangnya dunia keteknik-sipilan, telah banyak dikembangkan berbagai bentuk pilar maupun jenis bahan yang digunakan. Pengembangan model serta bentuk pilar jembatan ini tidak terlepas dari fungsi utama pilar dalam menyalurkan beban superstructure menuju fondasi jembatan. Struktur bangunan pilar yang tinggi dan langsing saat ini menjadi trend dalam mendesain bentuk dan model pilar jembatan, di samping itu pada saat ini mulai banyak dikembangkan jembatan dengan struktur bentang panjang. Penggunaan desain pilar yang langsing (rasio panjang dan dimensi penampang pilar yang besar) tentunya akan memperbesar potensi pengaruh tekuk lokal (lokal buckling) pilar tersebut dalam menahan beban jembatan. Ditambah lagi jembatan dengan bentang yang panjang akan memberikan gaya tekan aksial dan momen yang besar terhadap desain konstruksi pilar, sehingga dalam hal ini perlu direncanakan bentuk serta model pilar dengan baik dan benar, tanpa mengurangi aspek kekuatan dan kekakuan pilar tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Dalam tesis ini akan dibahas pemodelan untuk analisis numerik linier dan nonlinier pilar Jembatan Banyumanik I yang terletak pada Jalan Tol Semarang Solo, ruas Semarang Bawen, seksi I Tembalang Gedawang, STA.0+000 3+525 1
(Gambar 1.1) pada masa layannya yaitu setelah jembatan dibangun dan dibuka untuk lalulintas umum. Desain struktur pilar beton bertulang double-i (Gambar 1.3) digunakan pada Jembatan Banyumanik I dengan total tinggi pilar 24,5 m dan desain struktur atas menggunakan prestressed concrete box girder dengan panjang total bentang jembatan 170,167 m yang melewati lembah (Gambar 1.2). Gambar 1.1 Lokasi Jembatan Banyumanik I (Sumber: As Built Drawing Jembatan Banyumanik I) 2
A1' A1 P1 A2 Gambar 1.2 Tampak Samping Jembatan Banyumanik I (Sumber: As Built Drawing Jembatan Banyumanik I) P1 Gambar 1.3 Penampang Pilar Double-I (Sumber: As Built Drawing Jembatan Banyumanik I) Hasil analisis linier dan nonlinier pemodelan pilar double-i akan dibandingkan dengan hasil analisis linier dan nonlinier pemodelan pilar beton bertulang penampang box yang memiliki luas penampang dan mendapatkan perlakuan pembebanan sama, sehingga dapat diketahui efisiensi dan efektifitas dari masing-masing bentuk pilar beton bertulang jembatan dalam menahan beban jembatan. Pilar beton bertulang penampang box digunakan sebagai salah satu alternatif pembanding karena lebih mudah untuk diaplikasikan di lapangan dibandingkan dengan pilar penampang double-i. Kemudahan dalam mengaplikasikan sebuah konstruksi di lapangan akan mempercepat waktu pengerjaan dan menghemat biaya konstruksi secara umum. 3
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : a. Mendapatkan model elemen hingga linier dan nonlinier dengan program MIDAS CIVIL dan program ATENA untuk pilar beton bertulang penampang double-i dan penampang alternatif bentuk box. b. Mengetahui kemampuan (kekuatan) pilar dalam menahan beban, kelangsingan, kekakuan dan pola retak pilar beton bertulang penampang double-i dan penampang alternatif bentuk box pada masa layan. c. Membandingkan perilaku struktur meliputi kekakuan, kelangsingan, kekuatan dan pola retak pada masing-masing bentuk pilar beton bertulang penampang double-i dan penampang alternatif bentuk box. 1.4 Batasan Penelitian Dalam penelitian terdapat batasan-batasan sebagai berikut: a. Tinjauan penelitian hanya dilakukan pada struktur pilar beton bertulang double-i Jembatan Banyumanik I Tol Semarang-Solo bentang A1-P1-A2. b. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Software MIDAS CIVIL 2011 (Trial Version) untuk perhitungan struktur linier dan Software ATENA v.2.1.1.0 untuk perhitungan struktur nonlinier. c. Variasi model penampang hanya dilakukan dengan pilar beton bertulang jembatan bentuk kotak ( box) dengan luas penampang yang sama dengan bentuk double-i. d. Tinjauan hanya dilakukan pada masa layan untuk beban mati, beban hidup, gaya rem, beban angin, dan beban gempa. Tidak ditinjau pengaruh bebanbeban yang lain, seperti pengaruh temperatur, beban tumbukan, aliran air, tekanan hidrostatis, gaya apung, dan beban lainnya. e. Analisis struktur terhadap beban gempa dilakukan dengan pendekatan static eqivalen. f. Pilar beton bertulang double-i dianggap bekerja secara bersama-sama dengan anggapan jepit pada kedua ujung atas dan bawah pilar. 4
g. Dalam pemodelan jembatan, bentang jembatan dianggap lurus sehingga radius tikungan dan kemiringan jalan jembatan dianggap tidak berpengaruh. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah untuk dapat memberikan masukan dan referensi pada pemilihan bentuk pilar beton bertulang jembatan di masa yang akan datang, sehingga dapat diciptakan dan digunakan bentuk model-model pilar lain yang memenuhi standar mutu dan berdaya guna. 1.6 Keaslian Penelitian Beberapa tema tentang Jembatan Banyumanik I yang terletak pada Jalan Tol Semarang Solo, Ruas Semarang Bawen, Seksi I Tembalang Gedawang, STA.0+000 3+525 telah digunakan sebagai topik bahasan pada : a. Farid Andi Wijaya (Tugas Akhir; 2010) dengan judul Re-Analisis Bangunan Atas Jembatan Banyumanik I Jalan Tol Semarang-Bawenƒ. Penelitian ini membahas tentang analisis kemampuan jembatan (struktur atas) pada masa layan jembatan dalam mendukung semua beban yang bekerja. Analisis pada tugas akhir ini dilakukan dengan software SAP2000. b. Benny Eric Primajaya (Tugas Akhir; 2010) dengan judul Tinjuan Struktur Jembatan Beton Prategang pada Tahap konstruksi dengan Metode Balance Cantileverƒ. Penelitian ini membahas tentang tinjauan pada kemampuan struktur atas jembatan dalam mendukung beban, khususnya beban mati dan beban konstruksi dalam masa pelaksanaan jembatan, yaitu dengan metode balance cantilever. Analisis pada tugas akhir ini dilakukan dengan software SAP2000. c. Imam Fitriadi (Tugas Akhir; 2011) dengan judul Tinjauan Alternatif Pilar Jembatan Banyumanik I pada Ruas Jalan Tol Semarang-Soloƒ. Penelitian ini membahas tentang pemodelan analisis linier pada struktur bawah Jembatan Banyumanik I dan membandingkan model pilar dengan pilar penampang box menggunakan software SAP2000. 5
d. Agus Setyawan ( Tesis; 2012) dengan judul Analisis Nonlinier Tegangan dan Deformasi Struktur Jembatan Beton Prategang pada Tahap Konstruksi dengan Metode Balanced Cantileverƒ. Penelitian ini membahas tentang perilaku struktur atas jembatan Banyumanik I pada tahap konstruksi dengan metode balanced cantilever dengan membandingkan hasil analisis linier software SAP2000 dan analisis nonlinier software ATENA. Kemudian dari beberapa tema tentang pilar double yang telah digunakan sebagai topik bahasan pada : a. Luca Sgambi (Jurnal; 2004) dengan judul Fuzzy Theory Based Approach for Three-Dimensional Nonlinier Analysis of Reinforced Concrete Two- Blade Bridge Pierƒ. Penelitian ini membahas tentang analisis nonlinier pilar double yang langsing pada masa layan dengan menggunakan metode finite element method. b. Samer El-Bahey dan Michel Bruneau (Jurnal; 2012) dengan judul Bridge Piers with Structural Fuses and Bi-Steel Columns (I: Experimental Testing)ƒ. Penelitian ini membahas tentang analisis nonlinier struktur pengaku antar pilar double dengan melakukan pembuatan model penelitian di laboratorium. c. Samer El-Bahey dan Michel Bruneau (Jurnal; 2012) dengan judul Bridge Piers with Structural Fuses and Bi-Steel Columns (II: Analytical Investigation)ƒ. Penelitian ini membahas tentang analisis nonlinier struktur pengaku antar pilar double dengan memodelkan secara numerik menggunakan software ABAQUS. Dalam penelitian ini akan dibahas pemodelan analisis linier dan nonlinier jenis pilar double-i pada masa layan menggunakan software MIDAS CIVIL 2011 dan software ATENA, kemudian memvariasikan model pilar penampang double-i dengan model pilar penampang box pada masa layan. 6