Konferensi Nasional Teknik Sipil I (KoNTekS I) Universitas Atma Jaya Yogyakarta Yogyakarta, 11 12 Mei 2007 PERENCANAAN JEMBATAN BALOK PELENGKUNG BETON BERTULANG TUKAD YEH PENET, DI SANGEH I Nyoman Sutarja Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran. ABSTRAK Jembatan Tukad Yeh Penet yang berlokasi di Desa Sangeh Kabupaten Badung, Provinsi Bali direncanakan untuk menghubungkan daerah pariwisata Kabupaten Tabanan dan daerah pariwisata Kabupaten Badung di bagian utara. Jembatan ini akan menjadi jalur alternative terdekat menghubungkan daerah pariwisata Alas Kedaton, Bedugul di bagian utara Kabupaten Tabanan dengan Sangeh dan Plaga sebagai daerah pariwisata Kabupaten Badung di bagian utara. Kondisi geometri lokasi jembatan dengan lebar 120 m dan kedalaman 79 m. Dengan didasari pertimbangan 1) kondisi geometri lokasi; 2) kondisi tanah dasar; 3) kebutuhan fungsional; 4)estetika; 5)ekonomi dan kemudahan pemeliharaan; 6) konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan besrta 7) Undang-undang yang berlaku, maka dipilih sebagai struktur utama adalah balok pelengkung dari beton bertulang. Struktur didesain dengan metode LRFD, analisis elastis. Hasil dari perencanaan ini adalah jembatan balok pelengkung beton bertulang dengan panjang bentang total 120 m yang terdiri dari 1) bentang utama di bagian tengah sepanjang 80 m dari balok pelengkung beton bertulang, 2) bentang tambahan di awal dan akhir jembatan dengan panjang gelegar masing-masing 20 m. Analisis menunjukkan bahwa pada pelengkung dominant terjadi tegangan tekan, demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum (1%), kecuali pada puncak pelengkung (2%). Kata kunci: Perencanaan, jembatan, pelengkung, beton bertulang, 1. PENDAHULUAN Jembatan Tukad Yeh Penet yang berlokasi di Desa Sangeh Kabupaten Badung, Provinsi Bali direncanakan untuk menghubungkan daerah pariwisata Kabupaten Tabanan dan daerah pariwisata Kabupaten Badung di bagian utara. Jembatan ini akan menjadi jalur alternative terdekat menghubungkan daerah pariwisata Alas Kedaton, Bedugul di bagian utara Kabupaten Tabanan dengan Sangeh dan Plaga sebagai daerah pariwisata Kabupaten Badung di bagian utara. Dengan akan dibukanya jalur baru di daerah ini, diharapkan seluruh aspek kehidupan masyarakat meningkat, terutama aspek ekonomi Dengan didasari pertimbangan 1) kondisi geometri lokasi jembatan dengan lebar 120 m dan kedalaman 79 m; 2) kondisi tanah dasar; 3) kebutuhan fungsional; 4)estetika; 5)ekonomi dan kemudahan pemeliharaan; 6) konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan besrta 7) Undang-undang yang berlaku, maka dipilih sebagai struktur utama adalah balok pelengkung dari beton bertulang dengan model True Arch yaitu jembatan pelengkung dimana konstruksi pelengkungnya berada dibawah lantai kendaraan Dengan menggunakan balok pelengkung momen yang timbul pada gelegar akibat beban akan jauh lebih kecil. Timbulnya momen yang lebih kecil akan sangat menguntungkan karena beton tidak kuat menerima gaya tarik. Sebaliknya pada balok ISBN 979.9243.80.7 419
I Nyoman Sutarja pelengkung akan timbul gaya normal tekan yang cukup besar. Hal ini akan diimbangi oleh kekuatan beton yang memang tahan menerima gaya tekan. Lingkup yang dibahas dari hasil perencanaan dalam tulisan ini hanya perilaku balok pelengkung beton bertulang akibat beban-beban yang bekerja selama umur bangunan. 2. DASAR PERENCANAAN DAN METODE 2.1 Jembatan pelengkung Setelah Jembatan dengan balok gelegar, Jembatan Pelengkung merupakan tipe jembatan tertua kedua dan sekaligus merupakan struktur yang klasik. Menurut bentuknya Jembatan Pelengkung memilki tiga variasi bentuk 1) : 1. True Arch yaitu apabila konstruksi pelengkung ada di bawah lantai kendaraan. Gambar 1. True arch 2. Tied Arch yaitu apabila konstruksi pelengkung ada di atas lantai kendaraan. Gambar 2. Tied arch 3. Half True Arch yaitu gabungan dari True Arch dengan Tied Arch yang konstruksi pelengkungnya ada dibawah dan diatas lantai kendaraan. Gambar 3. Half true arch 2.2 Pelengkung terjepit non prismatis Dalam perencanaan konstruksi pelengkung untuk Jembatan Tukad Penet ini dipilih pelengkung terjepit non prismatis. Pelengkung dengan batang non prismatis, besarnya harga n sebagai perbandingan antara momen inersia penampang pada suatu titik dengan momen inersia penampang pada puncak lengkungan, tidak sama dengan satu. Besarnya momen inersia penampang pada suatu titik tertentu akan bervariabel dan merupakan fungsi dari x, sehingga : n Ix = Ic 1 420 ISBN 979.9243.80.7
Perencanaan Jembatan Balok Pelengkung Beton Bertulang Tukad Yeh Penet, di Sangeh Salah satu cara untuk menganalisa konstruksi pelengkung dengan batang non prismatis adalah dengan membagi lengkungan menjadi bagian-bagian kecil dengan jarak yang sama terhadap sumbu longitudinal pelengkung. Semakin banyak bagian atau potongan yang ditentukan, semakin teliti hasil yang diperoleh. Tinjau suatu konstruksi seperti terlihat pada Gambar 4 : Ix Icx y f x Gambar 4. Penampang pelengkung L Penyelesaian dilakukan dengan anggapan-anggapan sebagai berikut : 1. Tiap potongan merupakan suatu bagian yang kecil, sehingga dapat dianggap sebagai batang lurus. Dengan demikian konstruksi pelengkung secara keseluruhan akan terbagi atas beberapa garis lurus yang patah-patah, seperti terlihat pada Gambar 5. Potongan x Gambar 5. Pembagian pias pelengkung 2. Karena tiap potongan merupakan suatu bagian yang kecil, maka panjang segmen dapat ditentukan menurut persamaan Phytagoras, yaitu : 2 ds = dx + dy 2 ds dy M V N H A dx M A V A Gambar 6. Pias pelengkung ISBN 979.9243.80.7 421
I Nyoman Sutarja Pelengkung terjepit pada kedua sisinya dapat dianalisa secara lengkap apabila gaya desak, gaya lintang dan momen di sembarang penampang yang tegak lurus terhadap sumbu kelengkungannya tersebut telah diketahui. Gaya desak (N), biasanya dalam bentuk dorongan adalah gaya total yang bekerja tegak lurus terhadap penampang di titik beratnya. Gaya lintang (V) adalah gaya total yang bekerja sejajar dengan penampang. Momen (M) adalah momen total terhadap titik kerja (N) pada penampang tegak. Gaya desak, gaya lintang dan momen di sembarang penampang suatu lengkungan terjepit dapat secara mudah ditentukan melalui hukum-hukum statika jika keenam reaksi pada kedua tumpuan terjepitnya diketahui. Dengan meninjau seluruh kerangka sebagai suatu benda bebas (free body), ada enam bilangan yang belum diketahui sedangkan hanya tersedia tiga persamaan bebas statika, sehingga lengkungan terjepit bersifat statis tak tentu derajat tiga. 2.3 Pembebanan pada jembatan Dalam perencanaan jembatan ini, untuk menganalisa konstruksi bangunan atas jembatan pelengkung, beban-beban yang digunakan sebagai dasar analisa adalah sesuai dengan Bridge Design Code (Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan) Bagian 2 - Beban Jembatan, yang antara lain meliputi : 1) beban tetap, 2) beban lalu lintas, 3) gaya rem, 4) beban trotoar dan sandaran dan 5) beban gempa. 2.4 Data bahan. Mutu beton digunakan f c = 20 Mpa ( K 250 ), dengan modulus elastisitas beton E CJ diambil sebagai berikut : E CJ = Wc 1,5 ( 0,0043 f ). Sedangkan mutu baja f y = 240 Mpa ( baja tulangan polos BJTP dengan kekuatan leleh minimum 240 Mpa untuk diameter lebih kecil dari 12 mm) dan mutu baja f y = 320 Mpa (baja tulangan deform BJTD dengan kekuatan leleh minimum 320 Mpa untuk diameter lebih besar atau sama dengan 12 mm). Modulus elastisitas baja tulangan Es = 2 10 5 Mpa 3.2 Metode perencanaan Struktur jembatan dianalisa secara elastis dengan pemodelan struktur pelengkung portal 3 dimensi. Sedangkan bagian-bagian komponen struktur didesain dengan menggunakan metoda kekuatan batas. Langkah-langkah perencanaan sebagai berikut : cm 422 ISBN 979.9243.80.7
900/1500 800/1000 700/800 800/800 Perencanaan Jembatan Balok Pelengkung Beton Bertulang Tukad Yeh Penet, di Sangeh Mulai Perencanaan Dimensi Awal Jembatan Pembebanan Berdasarkan BMS 1992 Perencanaan Sandaran, Trotoar, dan Pelat Tidak Kontrol Lendutan, dan tegangan pelat Ya Perencanaan Balok memanjang, Balok Melintang, Kolom, Diafragma, dan Balok Perencanaan Pondasi dan Abutment Tidak Kontrol Stabilitas Ya Gambar Perencanaan Struktur Selesai 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Elevasi (+248) Elevasi (+248) Gambar 7. Tampak Jembatan. Gambar 7, merupakan tampak jembatan yang nantinya dapat dilihat dengan sekala penuh dari lokasi wisata Tanah Uwuk Sangeh sebagai obyek yang dapat memberikan nilai tambah disamping berfungsi sebagai prasarana transportasi. ISBN 979.9243.80.7 423
I Nyoman Sutarja Panjang jembatan 120 m (20 m gelegar + 80 m pelengkung + 20 m gelegar) dengan lebar jembatan adalah 7 m lantai kendaraan dan 2 x 1 m trotoar. Gambar 8. Model 3D struktur jembatan pelengkung. Struktur utama berupa 3 balok pelengkung beton bertulang (seperti gb. 8), dengan data dimensi balok pada pangkal 1000/3500 mm, pada puncak 1000/2000, panjang bentang pelengkung 80 m dan tinggi (f) 22 m. Gambar 9. Hasil analisis dan desain Stuktur jembatan pelengkung dianalisis secara elastis 3 dimensi seperti pada gambar 8., dengan beban-beban yang bekerja sesuai dengan bab 2 dari tulisan ini. Selanjutnya dilakukan desain dengan metode kekuatan batas sesuai aturan BMS, 1992. Dari analisis, yang menentukan untuk desain pelengkung adalah kombinasi beban mati, beban hidup (80%) dan beban gempa yang dianalisis dinamis. Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pada pelengkung dominant terjadi tegangan tekan, demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum ( 1%, kecuali pada 424 ISBN 979.9243.80.7
Perencanaan Jembatan Balok Pelengkung Beton Bertulang Tukad Yeh Penet, di Sangeh puncak pelengkung 2% ). Hal ini menunjukkan pemilihan struktur balok pelengkung beton bertulang sebagai struktur utama adalah sangat baik, mengingat beton sangat kuat menerima gaya tekan dibandingkan menerima gaya tarik. 4. KESIMPULAN Dari hasil analisis dan pembahasan hasil yang telah dilakukan, dapat disimpulkan : 1. Arsitektur jembatan berupa pelengkung dapat memberikan nilai keindahan yang merupakan nilai tambah disamping berfungsi sebagai prasarana transportasi, karena jembatan ini akan tampak secara penuh dari lokasi wisata Tanah Uwuk Sangeh. 2. Sistem struktur balok pelengkung beton bertulang yang dirancang, telah memenuhi syarat kekuatan untuk memikul beban-beban yang ditetapkan dalam peraturan yang berlaku. 3. Geometri struktur jembatan pelengkung beton bertulang sangat baik, karena pada pelengkung dominant timbul tegangan tekan dan tulangan minimum. Hal ini sangat menguntungkan karena beton sangat kuat menerima gaya tekan. 5. DAFTAR PUSTAKA 1. C. Melbourne, (1995), Arch bridges, Proceedings of the First International Conference on Arch Bridges held at Bolton, UK on 3-6 September 1995, London, Thomas Telford. 2. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 1, (1992), Persyaratan Umum Perencanan, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 3. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 2, (1992), Beban jembatan, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 4. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 3, (1992), Analisis struktural, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 5. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 4, (1992), Pondasi, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 6. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 6, (1992), Perencanaan Beton struktural, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 7. Bridge Design Manual, bagian 2, (1992), Design Methodology, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 8. Bridge Design Manual, bagian 3, (1992), Section and Design of Superstructures, Substructures, and Foundations. Bridge Management System, Dirjen Bina Marga, 9. Bridge Design Manual, bagian 4, (1992), Design of Earthquake Resistant Bridge Structures, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. 10. Bridge Design Manual, bagian 5, (1992), Design of Concrete Member, Bridge Management System, Dirjen Bina Marga. ISBN 979.9243.80.7 425