PERHITUNGAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN BOX GIRDER PRATEGANG BENTANG 55 M PADA PEMBANGUNAN FLY OVER JAMIN GINTING TUGAS AKHIR Ditulis untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Sarjana Sains Terapan Oleh : SANTA MONIKA MANALU NIM 0905131027 PROGRAM STUDI TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
ABSTRAK PERHITUNGAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN BOX GIRDER PRATEGANG BENTANG 55 M PADA PEMBANGUNAN FLY OVER JAMIN GINTING. oleh: SANTA MONIKA MANALU (0905131027) Proyek Pembangunan Jembatan Layang simpang pos dibangun dengan APBN (Anggaran Pendapatan dan Belanja Negara). Pembangunan jembatan ini dilakukan pada sta 0+700 sampai sta 1+100. Jembatan ini dibangun dengan tujuan mempermudah akses antar wilayah. Jembatan ini akan direncanakan oleh penulis berdasarkan peraturan peraturan yang berlaku seperti: Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan RSNI T-02-2005,Perencanaan struktur beton untuk jembatan SNI T-12-2004, dan Tabel ASTM A- 416. Dan juga akan digunakan program komputer seperti autocad untuk mempermudah pengerjaan tugas akhir ini. Tugas Akhir ini dikhususkan untuk membahas masalah pembebanan-pembebanan yang terjadi pada struktur atas jembatan, menghitung jumlah tendon dan kabel strands serta mencari letak/posisi tendon pada jembatan box girder prestress pada Pembangunan Fly Over Jamin Ginting Medan. Untuk mendapatkan hasilhasil tersebut dilakukan dengan cara mengetahui terlebih dahulu jenis-jenis beban pada jembatan, menghitung semua berat total masing-masing pembebanan pada setiap bagian, menentukan jenis baja prategangnya, menentukan gaya awal prategangnya, menentukan jumlah tendon dan strand, menentukan eksentisitas dari box girder dan menentukan posisi dari tendon tersebut. Dari hasil perhitungan menghasilkan beban merata pada :box girder = 306,71 kn/m; berat sendiri = 327,95 kn/m; beban mati tambahan = 11,23 kn/m; beban lajur D = 40 kn/m; beban pejalan kaki = 1,78 kn/m; beban angin = 2,02 kn/m; beban gempa = 67,83 kn/m. Beban terpusat yang dapat di bebankan pada struktur atas jembatan box girder akibat Beban Lajur D = 385 kn. Momen yang dapat di bebankan pada struktur atas jembatan box girder akibat Gaya Rem = 667,5 knm. Jumlah tendon yang terdapat pada 1 bentang jembatan box girder sebesar 55 m adalah 49 tendon dengan jumlah strand 1078 strand. Posisi antar tendon pada bentang tengah adalah z 1 = 0,60 m; z 2 = 0,45 m; z 3 = 0,3 m; z 4 = 0,15 m. Posisi antar tendon pada tumpuan adalah z 1 = 1,73 m; z 2 = 1,43 m; z 3 = 1,13 m; z 4 = 0,83 m. Pada saat pelaksanaan struktur atas jembatan box girder sebaiknya, beban merata dan terpusat yang dibebankan tidak melampaui perhitungan yang ada serta tetap diutamakan keselamatan dalam bekerja. Kata Kunci : Prategang, Jembatan, Box Girder, Tendon
ABSTRACT CALCULATION THE STRUCTURE OF THE BOX GIRDER PRESTRESS BRIDGE SPANS 55 M ON DEVELOPMENT FLY OVER JAMIN GINTING by: SANTA MONIKA MANALU (0905131027) Fly Over construction projects built with state budget heading intersection (State Budget). Construction of the bridge was conducted at sta 0 +700 to sta 1 +100. The bridge was built with the aim of facilitating access between regions. This bridge will be planned by the authors based on regulatory rules such as: Regulatory Planning RSNI Bridge Engineering T-02-2005, Planning concrete structures for bridges SNI T-12-2004, and Table ASTM A-416. And also will use computer programs such as AutoCAD to facilitate this final project. Thesis is devoted to discuss the problem of loadingloading that occurs in the structure of the bridge, counting the number of tendon strands and cables as well as finding the location / position of the bridge box girder tendon prestress on Fly Over Jamin Ginting Development Medan. To obtain these results is done in a way to know in advance the types of loads on the bridge, counting all the total weight of each load on each section, determine the type of prestress steel, specify the initial prestress style, determine the number and strand tendons, determine eksentisitas of box girder and determine the position of the tendon. From the calculated yield load evenly on: box girder = 306.71 kn/m; own weight = 327.95 kn/m; additional dead load = 11.23 kn/m; lane load "D" = 40 kn/m; pedestrian load = 1.78 kn/m; wind load = 2.02 kn/m; earthquake load = 67.83 kn/m. Concentrated load that can be borne at the top of the bridge box girder structure due to Load The track "D" = 385 kn. Moments that can be in charge on the bridge box girder structure due Brakes Style = 667.5 KNM. Tendon amount contained in 1 box girder bridge spans of 55 m is the number of strand tendons 49 strand 1078. Positions between the tendons on the middle span is z 1 = 0.60 m, z 2 = 0.45 m, z 3 = 0, 3 m, z 4 = 0.15 m. Position between the tendons on the pedestal is z 1 '= 1.73 m, z 2' = 1.43 m, z 3 '= 1.13 m, z 4' = 0.83 m. At the time of execution of the bridge box girder structure should, load evenly and centrally imposed does not exceed the existing calculations and safety in the work comes first. Keywords: Prestressed, Bridge, Box Girder, Tendon
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat-nya hingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Perhitungan Struktur Atas Jembatan Box Girder Prategang Bentang 55m Pada Pembangunan Fly Over Jamin Ginting. Tugas ini disusun guna melengkapi dan memenuhi persyaratan mata kuliah semester VIII pada Program Studi Teknik Perencanaan Jalan dan Jembatan, Diploma IV, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Medan. Selama penyusunan laporan Tugas Akhir, penyusun juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M.Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Drs. Syaiful Hazmi, M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil; 3. Ibu Ir. Hasnita, MSCE., Ketua Program Studi; 4. Drs. Kusmadi, M.T., Wali Kelas TPJJ VIII A; 5. Sopar Parulian, S.T., M.T., Pembimbing Tugas Akhir; 6. Bapak Konsultan dan Kontraktor Proyek; 7. Bapak Ibu dosen dan pegawai administrasi Jurusan Teknik Sipil Polmed; 8. Kedua orang tua yang tercinta dan keluarga besar penyusun; 9. Rekan-rekan mahasiswa di Prodi TPJJ Polmed. Penyusun telah berusaha menyelesaikan laporan ini dengan sebaik mungkin, namun penyusun menyadari kemungkinan terdapat kekurangan atau kesalahan, untuk itu penyusun mengharapkan masukan dan saran dari para pembaca demi perbaikan laporan ini. Semoga laporan ini bermanfaat. Medan, Agustus 2013 Penulis, Santa Monika Manalu NIM 0905131027
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL.....ix DAFTAR LAMPIRAN.....x BAB I PENDAHULUAN A. Umum... 1 B. Latar Belakang Proyek... 2 C. Maksud dan Tujuan... 2 D. Rumusan Masalah... 3 E. Batasan Masalah... 3 F. Metodologi... 3 BAB III STUDY KEPUSTAKAAN A. Tinjauan Umum... 5 B. Bagian Struktur Jembatan... 5 C. Beton Prategang... 7 D. Material Beton Prategang... 11 E. Prinsip Kerja Beton Prategang... 13 F. Kehilangan Prategang... 15 G. Tahap Pembebanan Baja Prategang... 17 H. Tahap Pembebanan Box Girder... 18 1. Aksi Tetap... 19 2. Aksi Lalu Lintas... 20 3. Aksi Lingkungan... 23 I. Jembatan Box Girder... 25
J. Metode Konstruksi... 27 BAB II TINJAUAN UMUM PROYEK A. Data Non Teknis Proyek... 30 B. Data Teknis Proyek... 30 C. Struktur Organisasi Proyek... 31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pembebanan Box Girder... 33 1. Beton... 34 2. Baja Prategang... 34 3. Beban Pada Box Girder... 37 B. Gaya prestress, eksentrisitas dan jumlah tendon... 46 1. Kondisi Awal (Saat Transfer)... 46 2. Kondisi Akhir (Saat Service)... 48 C. Posisi Tendon... 50 1. Posisi Tendon di Tengah Bentang... 50 2. Posisi Tendon di Tumpuan... 51 BAB V SIMPULAN DAN SARAN A. SIMPULAN... 52 B. SARAN... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Tipikal Struktur Jembatan... 6 Gambar 3.2 Distribusi Tegangan Penampang Beton Prategang konsentris... 8 Gambar 3.3 Momen Penahan Internal Pada Beton Prategang dan Beton Bertulang... 9 Gambar 3.4 Balok Beton Menggunakan Baja Mutu Tinggi... 10 Gambar 3.5 Balok Prategang Dengan Tendon Parabola... 11 Gambar 3.6 Jenis-jenis Baja yang Dipakai Untuk Beton Prategang... 12 Gambar 3.7 Penarikan Kabel Tendon... 13 Gambar 3.8 Pencoran Beton pada Cetakan... 13 Gambar 3.9 Pentransferan Gaya Prategang ke Beton... 13 Gambar 3.10 Pengecoran dilengkapi Selongsong Kabel... 14 Gambar 3.11 Pemasukan dan Penarikan Kabel... 14 Gambar 3.12 Pentransferan Gaya Prategang ke Beton... 14 Gambar 3.13 Beban Lajur D... 21 Gambar 3.14 Penyebaran Pembebanan Pada Arah Melintang... 22 Gambar 3.15 Distribusi Beban merata dan terpusat... 23 Gambar 3.16 Jembatan dengan box girder dengan ketinggian konstan... 26 Gambar 3.17 Jembatan dengan box girder dengan ketinggian bervariasi... 37 Gambar 4.1 Tampak Melintang Jembatan Box Girder... 33 Gambar 4.2 Dimensi Box Girder... 35 Gambar 4.3 Dimensi Box Girder... 36 Gambar 4.4 Beban terpusat dan merata akibat berat sendiri... 38 Gambar 4.5 Beban terpusat dan merata akibat Beban mati tambahan... 39 Gambar 4.6 Beban terpusat dan merata akibat beban Lajur D... 40 Gambar 4.7 Beban terpusat dan merata akibat beban pejalan kaki... 41 Gambar 4.8 Pembebanan akibat gaya rem... 42 Gambar 4.9 Beban terpusat dan merata akibat Beban angin... 43
Gambar 4.10 Beban terpusat dan merata akibat Beban Gempa... 44 Gambar 4.11 Tegangan Geser Ponds... 45 Gambar 4.12 Kondisi Awal Gaya Prategang... 47 Gambar 4.13 Letak tendon di tengah bentang... 50 Gambar 4.14 Letak Tendon di Tumpuan... 51
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Kecepatan angin rencana... 24 Tabel 3.2 Koefisien seret Cw... 24 Tabel 4.1 Berat Jenis Bahan... 33 Tabel 4.2 Data Baja Prategang ASTM A_416 grade 270... 34 Tabel 4.3 Momen Inersia Box Girder... 36 Tabel 4.4 Berat Total Berat sendiri... 38 Tabel 4.5 Berat Total Beban mati tambahan... 39 Tabel 4.6 Beban hidup merata pada trotoar... 41 Tabel 4.7 Resume Beban dan Momen Seluruh Beban... 46 Tabel 4.8 Resume Momen Maksimum dan Gaya Geser... 46
DAFTAR LAMPIRAN Tampak Memanjang Fly Over Prategang Tampak Melintang Fly Over Prategang Potongan Melintang Box Girder Potongan Kabel Tendon PC Box Tampak Melintang Cabel tendon
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga menjadi suatu bahan studi yang menarik. Jembatan adalah suatu konstruksi yang gunanya untuk meneruskan jalan melalui suatu rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan ini biasanya jalan lain (jalan air atau jalan lalu lintas biasa). Konstruksi jembatan dapat diklasifikasikan berdasarkan aspek yang berbeda, seperti jenis material dari konstruksi (beton, kayu, baja, komposit, dan lain-lain); bentuk struktur (rangka, gelagar, dinding penuh, dan lain-lain); tipe perletakan (gelagar sederhana, overhang, menerus, dan lain-lain); lalu lintas kendaraan (jembatan jalan raya, jembatan kereta api, dan lain-lain); letak lantai kendaraan (lantai di atas, lantai di bawah, lantai di tengah atau kombinasi ketiganya); jembatan permanen atau sementara; dapat atau tidak dapat digerakkan dan sebagainya. Jembatan yang merupakan bagian dari jalan sangat diperlukan dalam system jaringan transportasi darat yang akan menunjang pembangunan nasional di masa yang akan datang. Oleh sebab itu perencanaan, pembangunan dan rehabilitasi serta pabrikasi perlu diperhatikan dengan efektif dan efisien mungkin, sehingga pembangunan jembatan dapat mencapai sasaran umur jembatan yang direncanakan. Seiring dengan kemajuan teknologi dunia konstruksi terus berupaya menciptakan suatu struktur yang kuat dan dapat menekan biaya serta tanpa mengabaikan unsur biaya,mutu, waktu. Dewasa ini telah dikenal beton prategang, yakni beton yang diberi penekanan terlebih dahulu melalui proses stressing sebelum dibebani. Ternyata teknik tersebut cukup efektif karena selain beton dapat memikul beban yang lebih besar dari sebelumnya dan dapat memperkecil berat sendirinya dan ukuran penampangnya. Hal ini jelas sangat menguntungkan dunia konstruksi karena volume bahan dapat dikurangi sehingga berat profil menjadi lebih ringan dan beban struktur atas yang dipikulkan ke pondasi juga menjadi lebih kecil. Dalam dunia jembatan teknologi beton prategang sangat jelas sekali
manfaatnya. Pada kesempatan ini, penulis ingin menganalisa suatu struktur atas jembatan beton prategang. Satu diantara pendukung prasarana transportasi adalah fly over yang berfungsi sebagai konstruksi untuk meneruskan jalan yang melalui suatu rintangan. Perencanaan teknis suatu fly over harus berdasarkan hasil survey yang memberi informasi yang jelas dan akurat mengenai kondisi lapangan di lokasi rencana fly over dan kondisi teknis lainnya yang mendasari kriteria perencanaan. Jalan Jamin Ginting, simpang pos sta 0+700 sampai sta 1+100 dapat dilihat bahwa kapasitas jalan tidak dapat menampung volume kendaraan yang sangat besar, maka dilaksanakanlah Pembangunan Fly Over Jamin Ginting. Dalam tugas akhir ini penulis akan merencanakan jembatan dengan menggunakan struktur box girder prategang segmental. Struktur beton prategang lebih ekonomis, karena pada beban dan bentang yang sama dapat digunakan profil girder yang lebih kecil. Hal ini karena pada beton prategang memanfaatkan momen sekunder akibat gaya prategang untuk mengimbangi momen yang ditimbulkan akibat beban luar. Pemilihan digunakannya profil box girder karena box girder mempunyai beberapa kelebihan antara lain: 1. Box girder dapat digunakan untuk jembatan dengan panjang bentang yang besar; 2. Bentuk interior dari box girder memungkinkan digunakan untuk penggunaan lain seperti jalur pipa gas,atau pipa air; 3. Bentuk box girder cukup memenuhi nilai estetika pada jembatan sehingga penggunaannya mampu menambah keindahan kota. B. Maksud dan Tujuan Maksud penulisan tugas akhir ini adalah sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Perancangan Jalan dan Jembatan (TPJJ), Politeknik Negeri Medan, Medan. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini yang berjudul Perhitungan Struktur Atas Jembatan Box Girder Prategang pada Pembangunan Fly Over Jamin Ginting adalah sebagai berikut:
1. Menghitung struktur bangunan atas Jembatan Box Girder Prategang; 2. Untuk mengetahui Posisi tendon pada Balok Box Girder; 3. Untuk menerapkan teori yang telah didapat selama mengikuti perkuliahan. C. Rumusan Masalah Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1. Bagaimana menghitung pembebanan struktur bangunan atas pada jembatan box girder prategang; 2. Bagaimana menghitung jumlah tendon dan kabel strands pada box girder; 3. Bagaimana menghitung posisi tendon pada jembatan box girder prategang. D. Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1. Menghitung struktur atas; 2. Perumusan yang digunakan sesuai literatur yang ada sehingga tidak ada penurunan rumus. E. Metodologi Metodologi yang dipakai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Studi dan pencarian data-data yang diperlukan untuk Perancangan; a. Denah dan gambar jembatan; b. Data teknis jembatan; 2. Studi kepustakaan; a. Buku Perhitungan Beton Prategang, Ir. M. Noer Ilham, MT; b. SNI. Standart Pembebanan Untuk Jembatan. RSNI-03-2897-2002;2005 dan 2004; c. Peraturan Perancangan Teknik Jembatan, Dep. PU Dirjen Bina Marga; d. BMS, 1992; e. Data-data lain. 3. Penentuan rencana desain; a. Penentuan bahan komponen struktur; b. Dimensi gelagar; c. Struktur jembatan prategang; d. Kriteria pembenanan. 4. Perancangan dan perhitungan struktur jembatan sistem beton prategang;
a. Analisa pembebanan; b. Analisa struktur; 5. Penggambaran hasil perhitungan; 6. Penyusunan laporan tugas akhir. Sistematika metodologi penulisan Tugas Akhir ini dapat dilihat dari bagan 1.1 : Pengumpulan Data Studi Kepustakaan Penentuan Rencana Desain Pembebanan menurut BMS Desain Struktur Atas Perubahan Penampang Desain Kontrol Desain Tidak OK OK Penyusunan Laporan Tugas Akhir Penggambaran Hasil Perhitungan Bagan 1.1 Metodologi Penulisan Tugas Akhir