BAB III PEMODELAN JEMBATAN III.1 Pemodelan Jembatan Pemodelan jembatan Cawang-Priok ini menggunakan program SAP-2000 untuk mendapatkan gaya-gaya dalamnya, performance point untuk analisa push over, dan menggunakan program Response 2000 untuk analisa penampangnya. Pemodelan pier dan balok jembatan menggunakan model frame pada program SAP 2000. Pada jembatan ini, terdiri dari 10 girder tiap bentangnya. Girder yang ada menopang di atas bearing pada pierhead, sehingga jembatan tidak bersifat menerus, maka pemodelan jembatan untuk struktur pier dan pierheadnya dapat dimodelkan sebagai berikut : Gambar III.1 Pemodelan pier dan pierhead jembatan 15
Gambar III.2 Penampang pier Gambar III.3 Penampang kolom teratas sepanjang 2,2 m 16
Gambar III.4 Penampang pierhead Gambar III.5 Pendetailan tulangan sengkang pada beam prategang 17
Gambar III.6 Penampang Melintang Jembatan Data-data untuk material yang dipakai pada pier dan pierhead tidak diketahui, sehingga asumsi material yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Baja Tulangan Fy : 400 MPa Fu : 520 MPa Modulus Young (Es), 200000 Mpa 2. Material beton Fc kolom : 30 MPa Fc balok prestress : 35 MPa 3. Post Tensioning Strand Tensile Strength : 1860 MPa Yield Strength : 1689 MPa Young Modulus : 196500 MPa Selain itu diasumsikan juga bahwa material tidak mengalami degradasi selama masa layannya. Pengerjaan pelaksanaan konstruksi jembatan dianggap baik, selimut beton dianggap memenuhi persyaratan sehingga diasumsikan tidak ada luas tulangan yang berubah akibat korosi. III. 2 Pembebanan pada Jembatan Pembebanan yang dimasukkan untuk menganalisa jembatan Cawang-Priok adalah sebagai berikut : 1. Beban Permanen Beban mati ( berat komponen jembatan : kolom, balok, slab, aspal ) Berat jenis yang digunakan adalah sebagai berikut γ beton = 24 kn/m 3 γ asphalt = 22 kn/m 3 2. Beban Hidup ( beban lalu lintas dan beban rem ) 18
Karena bentang pada jembatan ini 40 meter, maka beban hidup yang bekerja pada jembatan ini adalah beban merata UDL dan beban garis KEL seperti pada SNI jembatan. UDL : UDL memiliki intesitas q kpa, dengan q tergantung pada panjang bentang yang di bebani total (L). L < 30 m ; q = 8.0 kn/m 2 15 0.5 kn / m L L > 30 m ; q = 8 2 KEL : KEL memiliki intensitas sebesar p kn/m yang ditempatkan tegak lurus pada arah lalu lintas, dan pada kedudukan sembarang sepanjang jembatan dimana memberikan dampak paling masksimum. P = 44.0 kn/m. Kombinasi pembebanan UDL dan KEL pada tampak melintang jembatan dapat dilihat pada gambar di bawah : Gambar III.8 Kombinasi Pembebanan UDL dan KEL Untuk beban rem, gaya ini tidak tergantung pada lebar jembatan, besarnya beban rem dapat dilihat pada table di bawah : 19
PANJANG STRUKTUR (m) GAYA REM S.L.S. (kn) L 80 250 80 < L < 180 2.5 L + 50 L 180 500 Tabel III.1 Gaya Rem Karena bentang jembatan Cawang diasumsikan lebih kecil dari 80m maka gaya rem yang bekerja adalah 250 kn tiap bentangnya searah dengan dengan arah kendaraan, dan bekerja pada pierhead jembatan. 3. Beban Gempa Beban gempa digunakan menggunakan gempa 500 tahunan. Untuk beban gempa horizontal dilakukan analisa non linear dengan response spektrum. Gambar berikut adalah gambar respons spektrum rencana untuk daerah Jakarta yang termasuk di wilayah gempa 4 Gambar III.9 Response Spektra untuk Gempa 500 tahunan Perhitungan beban gempa dengan response spektrum ini dilakukan oleh program SAP 2000. 20
Untuk menghitung gempa horizontal digunakan formula : V = C1xI Wt, dimana: R V : gaya geser nominal statik ekivalen V yang terjadi di tingkat dasar. C1 : nilai factor respons gempa yang didapat dari spectrum respons gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental T1. Wt : berat total struktur bangunan. R : factor reduksi gempa ( diambil R = 4) karena diasumsikan bahwa jembatan mengalami sendi plastis, sedangkan I adalah factor keutamaan bangunan (diambil I = 1,2 ). Beban geser dasar nominal V dibagikan sepanjang tinggi struktur bangunan menjadi beban-beban gempa nominal static ekivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai ke-i menurut persamaan : WiZi Fi = V, dimana : n WjZj j 1 Wi : berat lantai ke-i, Zi : ketinggian lantai ke-i. n adalah nomor lantai tingkat paling atas. Berikut adalah besar beban horizontal yang terbagi sepanjang kolomnya : perioda T 0.5143 C 0.75 I 1.2 W total 23807.88 KN R 4 baseshear 5356 KN bagian Wizi Fi = (Wizi/zigmaWizi)*V pier bawah1 1434 163 pier bawah2 2868 326 pier atas 42856.29 4868 total 47158.29 5357 Tabel III.2 Perhitungan beban gempa horizontal 21
Selain gempa horizontal, pada pemodelan jembatan Cawang ini juga dilakukan pembebanan gempa vertikal didesain dengan formula sebagai berikut : CvxI V = Wt. Cv = ψaoi, dimana : R Cv : Koefisien gempa vertical. Ψ : factor respons gempa vertical sesuai table di bawah Ao : dapat dilihat pada table di bawah I, R, Wt sama seperti pada gempa horizontal. Tabel III.3 Faktor respons gempa vertical Tabel III.4 Nilai Ao untuk beban vertical Berikut adalah tabel perhitungan besar gaya gempa vertikal : Omega 0.6 Ao 0.34 Cv 0.2448 gempa vertikal 1745 Tabel III.5 Perhitungan gaya gempa vertikal 22
Dapat dilihat bahwa persentase gaya gempa vertical dibanding gaya gempa horizontal pada 1 pier adalah sekitar 30 % nya. III.3 Pemodelan dan Pengecekan Angkur Untuk pengecekan kekuatan angkur yang menghubungkan antara bearing dan pier jembatan, maka seluruh gaya gempa vertikal diasumsikan bekerja pada ujung pierhead jembatan. Struktur dimodelkan sebagai pierhead yang menumpu pada angkur. Angkur diasumsikan sebagai perletakan sendi. Tiap perletakan sendi terdiri dari 4 angkur. Jadi total jumlah angkur pada 1 pier adalah 8 buah. Berikut adalah gambar angkur yang menghubungkan bearing dengan pier berjumlah 8 buah. Gambar III.10 Angkur Penghubung Antara Bearing dan Pier Jembatan Berikut adalah gambar pembebanan beban gempa verikal dengan pierhead dimodelkan sebagai beam yang menumpu pada angkur ( perletakan sendi ) Gambar III.11 Pembebanan Gaya Gempa Vertikal pada Pierhead yang Menumpu pada Angkur di Bearing 23
Perhitungan cukup tidaknya angkur dalam menopang beban gempa vertikal disajikan dalam tabel di bawah ini : Beban Gempa vertikal 1748 KN Reaksi pada perletakan sendi 14530 KN Reaksi di sendi/4 3632.5 KN Asumsi Fy angkur 400 N/mm2 400000 KN/m2 Luas penampang 1 angkur 0.015386 m2 Kapasitas 1 angkur 6154.4 KN Apakah Angkur kuat OK Faktor Keamanan 1.7 Tabel III.6 Perhitungan kekuatan angkur Untuk kombinasi pembebanan akibat beban hidup, beban mati, dan beban gempa dapat dilihat kombinasi seperti di bawah : Kombinasi 1 : 1 DL + 1 LL + 1 rem Kombinasi 2 : 1 DL + 0,5 (EQx + 0,33EQy + 0,33EQz) dan 1 DL + 0,5 (EQy + 0,3EQx + 0,3 EQz) dan 1 DL + 0,5 (EQz + 0,3EQx + 0,3EQy) Kombinasi 3 : 1,3 DL + 2,2 ( LL + rem ) Kombinasi 4 : 1,3 DL+ EQx + 0,33 EQy + 0,33 EQz Kombinasi 5 : 1,3 DL + EQy + 0,33 EQx + 0,33 EQz Kombinasi 6 : 1,3 DL+ EQz + 0,33 EQx + 0,33 EQy Kombinasi 7 : 1,3 DL Kombinasi 8 : 1,3 DL + 0,5 (EQx + 0,33 EQy + 0,33EQz) Kombinasi 9 : 1,3 DL + 0,5 (EQy + 0,33 EQx + 0,33 EQz) Kombinasi 10 : 1,3 DL + 0,5 ( EQz + 0,33 EQy + 0,33 EQx) Dikarenakan beban yang ditinjau hanya beban hidup, mati, dan gempa saja, maka kombinasi pembebanan di atas tidak memperhitungkan beban-beban akibat angin, settlement, dan lainnya. 24