PERENCANAAN JEMBATAN TUKAD WOS DENGAN BALOK PELENGKUNG BETON BERTULANG. Sutarja, I Nyoman Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayanan, Mobile: 08123953036, E-mail: nsutarja_10@yahoo.com 1. ABSTRAK Jembatan Tukad Wos merupakan salah satu bagian dari Proyek Perencanaan Teknis Jalan Tol Ruas Soka Tanah Lot Canggu - Bringkit Purnama yang berlokasi di Desa Singapadu Kaler, Banjar Silakarang, Kecamatan Sukawati Kabupaten Gianyar yang direncanakan untuk menunjang sirkulasi transportasi antar Provinsi Jawa Timur Bali Nusa Tengara Barat. Pemilihan type konstruksi berdasarkan atas pertimbangan 1) kondisi geometri lokasi; 2) kondisi tanah dasar; 3) kebutuhan fungsional; 4) estetika; 5) ekonomi dan kemudahan pemeliharaan; 6) konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan 7) peraturan perencanaan yang berlaku, maka dipilih sebagai struktur utama adalah balok pelengkung dari beton bertulang. Bentang jembatan total 115m (22.5m Jembatan balok gelegar Type T beton bertulang + 70m balok pelengkung beton bertulang + 22.5m Jembatan balok gelegar Type T beton bertulang). Struktur didesain dengan pendekatan LRFD, analisis elastis. Dari hasil analisis diperoleh bahwa pada balok pelengkung beton bertulang dominan terjadi tegangan tekan, demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum (1%), pada pangkal maupun puncak balok pelengkung. Kata kunci: jembatan, balok, pelengkung, beton bertulang. PENDAHULUAN Jembatan Tukad Wos salah satu bagian dari Proyek Perencanaan Teknis Jalan Ruas Soka Tanah Lot - Canggu - Bringkit Purnama yang berlokasi di Desa Singapadu Kaler, Banjar Silakarang, Kecamatan Sukawati, Kabupaten Gianyar yang direncanakan untuk menunjang sirkulasi transportasi antar Provinsi Jawa Timur Bali Nusa Tengara Barat. Pemilihan type konstruksi berdasarkan atas pertimbangan : 1) Kondisi geometri lokasi jembatan 2) Kondisi tanah dasar 3) Kebutuhan fungsional 4) Estetika 5) Ekonomi dan kemudahan pemeliharaan 6) Konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan beserta 7) Peraturan perencanaan 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 terjadi pada balok pelengkung akibat beban akan jauh lebih kecil. Timbulnya momen yang lebih kecil akan sangat menguntungkan karena beton tidak kuat menerima gaya tarik. Sebaliknya pada balok 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 DAN METODE PERENCANAAN 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. True Arch yaitu apabila konstruksi pelengkung ada di bawah lantai kendaraan. Gambar 1. True arch SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-131
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 Pelengkung terjepit non prismatis Dalam perencanaan konstruksi pelengkung untuk Jembatan Tukad Wos 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 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 Ic ¹ 1 y f x L Gambar 4. Penampang pelengkung 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 S-132 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5
2. Karena tiap potongan merupakan suatu bagian yang kecil, maka panjang segmen dapat ditentukan menurut persamaan Phytagoras, yaitu : ds dx 2 dy 2 ds M V N dy H A dx M A 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. Pembebanan pada jembatan Dalam perencanaan jembatan ini, untuk menganalisa konstruksi bangunan atas jembatan pelengkung, beban-beban yang digunakan sebagai dasar analisa adalah sesuai dengan Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-02-2005 ), yang antara lain meliputi : 1) Aksi Tetap Beban Mati Beban Mati Tambahan 2) Aksi Transien Beban Lalulintas Beban rem Beban Pejalan kaki 3) Aksi Khusus Beban Gempa Data bahan Mutu beton digunakan f c = 30 Mpa ( K 350 ), dengan modulus elastisitas beton E CJ diambil sebagai berikut : E CJ = Wc 1,5 ( 0,0043 f cm ). 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 = 390 Mpa (baja tulangan deform BJTD dengan kekuatan leleh minimum 390 Mpa untuk diameter lebih besar atau sama dengan 12 mm). Modulus elastisitas baja tulangan Es = 2 10 5 Mpa Metode perencanaan V A Gambar 6. Pias pelengkung Struktur jembatan dianalisa secara elastis dengan pemodelan struktur pelengkung portal 3 dimensi. Sedangkan bagian-bagian komponen struktur didesain dengan menggunakan metoda kekuatan batas. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-133
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 7. Situasi Jembatan Gambar 8. Tampak Jembatan. Gambar 8, merupakan tampak jembatan Tukad Wos hasil perencanaan panjang jembatan 115 m (22.5m Jembatan balok gelegar Type T beton bertulang + 70m balok pelengkung beton bertulang + 22.5m Jembatan balok gelegar Type T beton bertulang) dengan lebar jembatan adalah 33 m lantai kendaraan dan 2 x 1 m trotoar ( gambar 9.) S-134 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5
Gambar 9a. Potongan Melintang Jembatan Balok Pelengkung Gambar 9b. Potongan Melintang Jembatan Balok Gelegar Type T Gambar 10. Model 3D struktur jembatan pelengkung Struktur utama berupa 4 balok pelengkung beton bertulang, dengan data dimensi balok pada pangkal 1000/3200 mm, pada puncak 1000/1500, tinggi puncak pelengkung (f) 20 m. Gambar 11, Hasil analisis dan desain SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-135
Stuktur jembatan pelengkung dianalisis secara elastis 3 dimensi seperti pada gambar 11, dengan beban-beban yang bekerja sesuai dengan pasal 2.3 dari tulisan ini. Selanjutnya dilakukan desain dengan metode kekuatan batas sesuai aturan Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-12-2004 ) tentang perencanaan struktur beton untuk jembatan. Dari analisis, yang menentukan untuk desain pelengkung adalah kombinasi beban mati, beban hidup dan beban gempa yang dianalisis dinamis. Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pada pelengkung dominan terjadi tegangan tekan, dengan perpindahan puncak balok pelengkung maksimum ke arah sumbu memanjang jembatan (arah x) sebesar 16,50 mm; kearah tegak lurus sumbu memanjang (arah y) sebesar 65,96 mm serta kearah vertikal (arah z) sebesar 3,315 mm (kebawah). Demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum (1%), baik pada pangkal maupun pada puncak balok pelengkung. 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 yang telah dilakukan, dapat disimpulkan: 1. Arsitektur Jembatan Tukad Wos berupa pelengkung dapat memberikan nilai keindahan yang merupakan nilai tambah bagi Pariwisata disamping berfungsi sebagai prasarana transportasi. 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 tegangan yang terjadi pada konstruksi pelengkung dominan tegangan tekan dan dengan prosentase penulangan minimum. Hal ini sangat menguntungkan karena beton sangat kuat menerima gaya tekan. 4. Ditinjau pelaksanaan konstruksi, Jembatan Tukad Wos dapat dikerjakan oleh Penyedia Jasa Lokal serta materialnya sangatlah mudah dalam penyediaannya sehingga pembiayaannya relatif ekonomis DAFTAR PUSTAKA Anonim, (1992), Design Methodology, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 2,Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Section and Design of Superstructures, Substructures, and Foundations. Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 3, Dirjen Bina Marga, Anonim, (1992), Design of Earthquake Resistant Bridge Structures, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 4, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Design of Concrete Member, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 5,Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Persyaratan Umum Perencanan, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 1, Dirjen Bina Marga. Anonim (1992), Beban jembatan, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 2, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Analisis struktural, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 3, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Pondasi, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 4, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Perencanaan Beton struktural, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 6, Dirjen Bina Marga. Anonim, (2005), Pembebanan Untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-02-2005 ), Dirjen Bina Marga. Anonim, (2004), Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T- 12-2004 ), Dirjen Bina Marga. Anonim (2004), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 ( Revisi SNI 03-2833-1992 ), Dirjen Bina Marga. Bangash, M.Y.H., (1992), Structural Details in Concrete, Blackwell Scientific Publitions, London 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. Mario Paz, (1985), Dinamika Struktur, Teori dan Perhitungan, Erlangga, Jakarta. Walter Podolny JR., Muller. Jean M. (1982), Construction Segmental Brige, John Wiley & Sons, New York S-136 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5