1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Beton prategang cukup banyak digunakan dalam konstruksi di Indonesia. Penggunaan struktur beton prategang ini dinilai mempunyai banyak keuntungan, antara lain (Triwiyono,2003) : a. Struktur yang lebih ringan, langsing dan kaku. b. Gaya prategang dapat mencegah atau mengurangi retak yang selanjutnya dapat mencegah terjadinya korosi pada baja sehingga struktur lebih tahan terhadap lingkungan yang korosif. c. Lintasan tendon dapat diatur agar berkontribusi dalam menahan gaya lintang. d. Penghematan maksimum dapat dicapai pada struktur bentang panjang yang akan lebih ekonomis bila dibandingkan dengan struktur beton bertulang biasa dan struktur baja. e. Dapat digunakan untuk struktur pracetak yang dapat memberikan jaminan kualitas yang lebih baik, kemudahan dan kecepatan dalam pelaksanaan konstruksi serta biaya awal yang rendah. Dengan alasan yang disebutkan di atas penggunaan struktur beton prategang banyak digunakan untuk konstruksi jembatan bentang panjang. Apabila bentang balok dari beton bertulang melebihi 70 sampai 90 ft (23 m sampai 30 m),maka beban mati balok tersebut menjadi sangat berlebihan yang menghasilkan komponen struktur yang lebih berat sehinggamenimbulkan retak dan defleksi jangka panjang yang lebih besar. Jadi untuk bentang panjang, beton prategang merupakan keharusan karena pembuatan struktur pelengkung mahal dan tidak dapat berperilaku dengan baik akibat adanya rangkak dan susut jangka panjang yang dialaminya, sedangkan bentang sangat besar, seperti jembatan segmental 1
2 ataujembatan cable stayed hanya dapat dilaksanakan dengan menggunakan beton prategang (Nawy, 2001). Balancecantileveradalah metode konstruksi jembatan secara segmental, dengan membuat struktur kantilever yang dimulai dari pier menuju keluar untuk kedua sisi-sisinya, setiap tahap dilakukan penegangan tendon (post-tension) ke dalam struktur sehingga terbentuk struktur permanen yang menjadi tumpuan konstruksi segmen berikutnya (Sauvageot, 2000).Durasi konstruksi jembatan secara segmental cor di tempat dipengaruhi oleh durasi pemasangan form traveler, bekesting dan tulangan, serta durasicuring beton, yaitu waktu yang dicapai beton sampai pada kuat tekan sehingga mampu mendukung beban yang bekerja pada tahap konstruksi. Beban tersebut meliputi berat sendiri, beban beton basah, form traveler, beban hidup pekerja, dan pengaruh penegangan tendon prategang. Ketika durasi pemasangan form traveler, bekesting dan tulangan sudah optimal,durasi tahap konstruksi dapat dipercepat dengan percepatan durasicuring. Rapid Hardening Concrete mencapai kuat tekannya pada umur yang relatif lebih muda dibandingkan beton normal. Manfaat penggunaan material beton tipe ini pada metode konstruksi jembatan secara segmental cor di tempat adalah mempersingkat durasi pelaksanaan konstruksi. Karakteristik time dependent properties dari material beton Rapid Hardening Concrete masih terbatas dalam cakupan code yang ada saat ini. Sehingga nilai time dependent properties ditentukan melalui data eksperimen dan pendekatan dengan code yang ada. Setiawan (2012) melakukan penelitian jembatan segmental beton prategang pada tahap konstruksi dengan metode balaced cantilever dengan analisis nonlinear menggunakan program ATENA.Hasil analisis program ATENA pada penelitian tersebut adalah displacement, tegangan, pola retak, pola keruntuhan struktur. Program ATENA tidak memiliki fasilitas untuk input gaya prategang serta perhitungan kehilangan gaya prategang secara otomatis. Sehingga dalam pemodelannya gaya prategang dimodelkan sebagai initial strain yang bekerja pada tendon prategang. Initial strain dihitung secara manual berasal dari
3 regangan akibat gaya prategang dikurangi dengan kehilangan gaya prategang. Perhitungan seperti ini membutuhkan cukup banyak waktu dan tenaga. Pengaruh umur beton terhadap tahap konstruksi tidak diteliti oleh peneliti ini, sehingga tidak dapat diperkirakan lama tahap konstruksi yang paling efisien untuk dilaksanakan. Pengetahuan mengenai pengaruh variasi umur beton saat penegangan tendonprategang terhadap struktur bermanfaat untuk menentukan waktu pelaksanaan setiaptahap konstruksi jembatan secara segmental cor di tempat, sehingga dapat ditentukanwaktu pelaksanaan konstruksi setiap segmen yang optimal dan struktur masih mampumendukung beban yang terjadi sesuai dengan batasan yang ditentukan oleh code yang berkaitan. Terdapat dua cara yang dapat dilakukan untuk mempelajari perilaku komponen struktur beton. Cara yang pertama yaitu melalui penelitian eksperimental yang akan menghasilkan perilaku aktual struktur namun memerlukan waktu dan biaya yang cukup besar, serta peralatan laboratorium khusus. Cara yang kedua adalah analisis linear dan non-linier, yaitu dengan metode numerik. Penggunaan program komputer untuk menganalisis perilaku struktur beton menghasilkan suatu pendekatan dari perilaku struktur. Pemahaman cara kerja program serta dengan data yang akurat akan diperoleh perilaku yang mendekati perilaku aktual struktur, selain itu penggunaan program komputer cukup efektif dalam hal waktu, biaya dan peralatan yang digunakan. Berlatar belakang dari permasalahan tersebut di atas, maka penelitian ini akan membahas pemodelan analisis numerik linear dan non-linier tahap konstruksi boxgirder Jembatan Lemah Ireng II dengan konfigurasi bentang 83,35-132,50-83,35 m yang terletak pada Jalan Tol Semarang Solo, Ruas Semarang Bawen. Analisis secara linear dilakukan untuk tinjauan struktur secara keseluruhan dengan model elemen frame untuk mengetahui tegangan dan displacement struktur, sedangkan analisis nonlinear dilakukan untuk tinjauan struktur pada zona pengangkuran untuk mengetahui tegangan dan kemungkinan terjadi retak ataupun karakter kegagalan struktur akibat gaya pengangkuran.
4 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah penelitian adalah: Pada umur berapa material beton aman bagi struktur penampang boxgirder beton secara lokal dan global untuk dilakukan penegangan tendon dengan jacking force sebesar 70% dan 75% dari f pu tendon prategang. 1.3. Tujuan Penelitian a. Mengetahui accumulativedisplacement struktur jembatan pada tiap tahap konstruksi akibat pengaruh variasi jacking force 70% f pu dan 75% f pu dengandurasi curing beton yaitu 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; dan 5 hari. b. Mengetahui nilai prechamber struktur jembatan akibat beban mati dan pengaruh waktu jangka panjang. c. Mengetahui displacement struktur akibat kombinasi beban lajur dan pengaruh gradien suhu. d. Mengetahui tegangan-tegangan yang terjadi pada penampang boxgirder struktur jembatandan membandingkan terhadap tegangan ijin pengaruhvariasi jacking force 70% f pu dan 75% f pu dengan durasi curing beton yaitu 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; dan 5 haripada saat konstruksi dan masa layan. e. Mengetahui kekakuan zona pengangkuran tendon prategang dengan variasi durasi curing 0,5; 1; 1,5; 2; dan 3 hari. f. Mengetahui kemungkinan terjadinya retak maupun kegagalan material beton pada zona pengangkuran. g. Mendapatkan informasi kondisi zona pengangkuran tendon prategang. h. Mendapatkan umur dan kuat tekanbetonyang paling optimal untuk diberi gaya prategang. 1.4. Batasan Penelitian Penelitian ini terdapat batasan-batasan sebagai berikut: a. Analisis struktur secara keseluruhan menggunakan model elemen frame 3D secara linear elastis.
5 b. Analisis metode elemen hingga nonlinear dilakukan pada segmen kantilever yang paling ujung. c. Tinjauan pembebanan hanya beban-beban pada kondisi tahap konstruksimeliputi berat sendiri struktur, beban form traveler, beban hidup pekerja, pengaruh prategang tendon, susut, dan rangkak. Pada masa layan meliputi beban lajur dan gradient suhu pada penampang boxgirder. d. Orientasi creep dan shrinkage pada arah aksial elemen frame. e. Pada pemodelan zona pengangkuran tendon pengaruh impact loading diabaikan, jacking force dilakukan secara bersamaan pada ketiga angkur yang berdekatan. 1.5. Keaslian Penelitian Beberapa penelitian mengenai struktur jembatan beton prategang dan penggunaan Rapid Hardening Concrete untuk konstruksi jembatan telah dilakukan,diantaranya adalah: a. Cangiano dkk.(2008) melakukan penelitian mengenai properties dari Rapid Hardening Concrete yang diaplikasikan pada struktur jembatan bentang pendek dimana jembatan dioperasikan untuk melayani beban truk berat dengan pada umur beton 1 hari. b. Pan dan Li. (2012) melakukan penelitian mengenai displacement struktur jembatan beton prategangboxgirder metode konstruksi balance cantilever cor di tempat pada saat konstruksi dengan cara membandingkan data displacement dilapangan dengan analisis secara numerik menggunakan software Midas Civil. c. Zdenek dkk. (2010) melakukan penelitian mengenai penyebab terjadinya excessive deflection dan keruntuhan jembatan beton prategang boxgirder di Koror-Babeldaob, Palau yang diduga akibat fenomena susut dan rangkak dengan metode elemen hingga menggunakan software Abaqus. d. Amanat dkk. (2010) melakukan penelitian mengenai penyebab terjadinya retak-retak pada struktur jembatan beton prategang boxgirder Bongobondhu Jamuna, Dhaka, Bangladesh dengan metode elemen hingga.
6 e. Moon dkk.(2005) melakukan penelitian mengenai penyebab terjadinya retak pada struktur jembatan box girderprecast pada saat konstruksi dengan metode elemen hingga. f. Tadros dkk. (1979) mengembangkan metode analisis tegangan dan deformasi struktur jembatan beton prategang metode konstruksi balance cantilever secara numerik. g. Burdet (1990), dan Hengprathanee (2004) melakukan penelitian mengenai perilaku zona pengangkuran tendon prategang. h. Johnson (2006) melakukan penelitian mengenai pengaruh penggunaan beton serat baja untuk mereduksi penggunaan baja tulangan pada zona pengangkuran tendon eksternal dengan metode elemen hingga solid 3D. i. Oliva dan Okumus (2011) melakukan penelitian mengenai penyebab terjadinya retak pada struktur jembatan beton precast penampang deep widelange dengan metode elemen hingga solid 3D menggunakan software Abaqus.