BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Salah satu sarana penting penunjang transportasi adalah jembatan, yang berfungsi untuk menghubungkan antara suatu area dengan area lain yang terbentang oleh sungai, lautan, jurang atau berbagai kondisi lain yang tidak memungkinkan untuk dijangkau dengan mudah menggunakan jalan raya diatas permukaan tanah secara langsung. Dengan demikian jembatan merupakan sarana penting penghubung jalur transportasi yang terputus oleh kondisi lingkungan. Dalam perkotaan jembatan juga digunakan sebagai jalan penghubung dalam persimpangan, sehingga persimpangan yang harus dihambat oleh pengguna kendaraan yang harus bergantian ketika melintas dapat langsung melaju tanpa melalui persimpangan. Pada dasarnya jembatan memiliki fungsi sebagai penghubung untuk mempercepat laju transportasi darat dengan mengurangi hambatan pertlintasan dan mengurangi jarak tempuh. Berbagai jenis jembatan dengan beragam struktur dan bahan konstruksi telah dikembangkan dari masa ke masa, menyesuaikan dengan kebutuhan bentang jembatan dan kondisi alam dimana jembatan akan dibuat. Dalam penulisan tugas ahir ini akan difokuskan pada jenis jembatan komposit yaitu kombinasi antara bahan material baja dan beton. Bahan material yang digunakan adalah baja profil I girder sebagai gelagar dan beton bertulang sebagai plat lantai, kedua elemen tersebut disatukan oleh shear conector sehingga membentuk material komposit dengan sifat yangp lebih baik. 1
2 Pada jembatan komposit (baja-beton), kendala yang sering dihadapi adalah korosi yang sering terjadi pada balok baja profil I girder (gelagar jembatan). Korosi yang timbul pada baja dapat menggerus dan membuat baja menjadi karat sehingga secara perlahan akan mengurangi kekuatan baja. Pada penelitian kali ini korosi yang terjadi pada balok baja profil I girder tersebut hanya dianggap mengalami korosi seragam. Karena korosi seragam merupakan bentuk paling umum dari jenis korosi, yang didefinisikan sebagai pengurangan permukaan material secara merata. Dan korosi seragam inilah yang memberikan pengaruh terbesar dari kerusakan-kerusakan akibat korosi (Navir Afif, 2011). 1.2 Identifikasi Masalah Jembatan seperti halnya struktur-struktur lain yang ada, akan mengalami pengurangan (deteriorasi) daya layan seiring dengan berjalanya waktu. Penyebab utama pengurangan daya layan pada jembatan adalah faktor lingkungan dan adanya beban hidup berulang yang menyebabkan struktur menjadi fatique. Untuk jembatan komposit baja beton masalah utama yang mengakibatkan deteriorasi pada struktur adalah korosi yang terjadi pada baja girder yang dapat mengakibatkan baja menjadi karat. Korosi inilah yang dapat mengakibatkan degradasi pada kekuatan baja girder, karena secara perlahan permukaan baja girder akan tergerus sehingga luas penampang baja girder akan berkurang sedikit demi sedikit. Kerusakan pada struktur jembatan dapat diidentifikasi dengan penurunan pada frekuensi alamiah yang disebabkan oleh berkurangnya nilai kekakuan dan massa struktur. Pada jembatan komposit nilai kekakuan berkurang karena korosi yang terjadi pada girder dapat menggerus dan mengurangi luas penampang balok girder, sehingga
3 masa dan momen inersia juga akan berkurang. Berkurangnya luas penampang balok girder juga akan berpengaruh terhadap menurunya kapasitas momen dari baja, sehingga dalam tugas ahir ini akan dibahas mengenai korelasi antara perubahan frekuensi alamiah struktur jembatan dengan perubahan momen kapasitas yang terjadi pada balok girder apabila terjadi perubahan parameter geometrik baja girder akibat dari korosi yang terjadi. Untuk mengetahui gambaran kondisi aktual jembatan, dalam penelitian ini akan dilakukan pemodelan terhadap struktur jembatan komposit dengan mengunakan software MIDAS-Civil. Dengan menggambarkan korosi yang terjadi pada baja profil I girder adalah korosi seragam maka dalam permodelan akan dilakukan pengurangan secara bertahap pada luas penampang baja girder. Pungurangan luas penampang pada baja profil I girder dilakukan secara bertahap sesuai dengan kelipatan tebal terkorosi 0,3 mm pada setiap permukaan baja girder yang terekspos. Setiap tahap tebal terkorosi pada permukaan baja profil I girder akan dianalisa perubahan yang terjadi pada frekuensi alamiah dan momen kapasitas dari jembatan tersebut. 1.3 Tujuan Dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Mengetahui pengaruh korosi terhadap perubahan kapasitas penampang balok baja profil I girder. b. Mengetahui pengaruh korosi terhadap penurunan frekuensi alamiah dengan secara single girder dan multi girder. c. Mengetahui relasi perbandingan antara perubahan frekuensi alamiah dengan momen kapasitas penampang balok girder.
4 d. Mengetahui pengaruh korosi terdadap kondisi jembatan berdasarkan kerusakan relatif dan kerusakan kapasitas dari jembatan komposit. Adapun manfaat dari penelitaian ini, dengan mensimulasikan distribusi relasi antara perubahan frekuensi alamiah dan momen kapasitas, serta membandingkan dengan data frekuensi alami yang terukur di lapangan dan survei korosi pada baja girder jembatan, diharapkan dapat memperkirakan titik-titik lemah pada struktur dan mengetahui momen kapasitas actual yang saat ini mampu ditahan oleh jembatan. Hal ini diperlukan untuk mengoptimalkan perawatan terhadap jembatan dikarenakan kerusakan pada struktur jembatan sulit untuk dideteksi lokasi-lokasinya secara pasti. 1.4 Ruang Lingkup Penelitian ini: Ruang lingkup penelitian ini hanya berkisar pada batasan-batasan sebagai berikut a. Pengaruh korosi yang terjadi pada baja girder hanyalah pengaruh dari korosi seragam karena jenis korosi tersebut merupakan jenis korosi yang paling umum terjadi dan memberikan dampak kerusakan paling parah bagi struktur jembatan. b. Analisa menggunakan desain jembatan komposit dari Bina Marga dengan bentang 20 meter dan lebar 9 meter. c. Pengaruh penulangan pelat lantai tidak diperhitungkan dalam analisa perhitungan kapasitas penampang komposit. d. Pengaruh adanya perlindungan anti korosi dalam jangka panjang tidak diperhitungkan. e. Analisa dinamik yang diperhitungkan hanyalah pengaruh dari beban sendiri dari struktur jembatan dan tidak ada beban external yang bekerja pada struktur.
5 f. Pengurangan penampang girder akibat korosi dilakukan berdasarkan penetrasi korosi sebesar 0,3 milimeter dan kelipatannya hingga struktur dianggap tidak mampu lagi bekerja. g. Analisa yang dilakukan hanya pengaruh korosi pada baja girder dan korosi yang terjadi pada diafragma maupun struktur baja lainya diabaikan. h. Perubahan modulus elastisitas akibat rangkak susut beton pada plat lantai tidak diperhitungkan dalam analisa kapasitas penampang girder. i. Penyebab kerusakan jembatan akibat faktor-faktor tertentu selain faktor korosi tidak diperhitungkan. j. Pengaruh tekuk lokal pada baja girder setelah terjadi korosi tidak diperhitungkan. 1.5 Sistematika Penulisan Penelitian yang akan dilakukan terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN Berisi tentang informasi dasar dan gambaran secara umum dari penelitian yang menyangkut latar belakang penelitian, identifikasi masalah, tujuan dan manfaat penelitian, lingkup penelitian, dan sistematika penulisan. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pada bab 2 akan diuraikan landasan-landasan teori yang terkait dengan topik penelitian. Antara lain korelasi antara frekuensi alamiah dengan momen kapasitas, serta berbagai macam teori-teori yang mendukung terhadap penelitian yang akan dilaksanakan.
6 BAB 3 METODOLOGI Pada bab ini dijelaskan mengenai metodologi penelitian yang digunakan, teknik analisa data, dan diagram alir penelitian. BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Berisi tentang proses pemodelan struktur serta pembahasan dari perbandingan antara perubahan frekuensi alamiah struktur terhadap momen kapasitas. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Bab terakhir ini menyajikan kesimpulan yang didapat berdasarkan hasil penelitian dan saran untuk pengembangan penilitian selanjutnya.
7 Contents BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Identifikasi Masalah... 2 1.3 Tujuan Dan Manfaat Penelitian... 3 1.4 Ruang Lingkup Penelitian... 4 1.5 Sistematika Penulisan... 5