TUGAS AKHIR ANALISA NILAI SISA KAPASITAS BALOK PRATEGANG TIPE-I JEMBATAN PULES DENGAN MENGGUNAKAN METODE RATING FACTOR Disusun Guna Memperoleh Derajat Sarjana Strata-1 Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh: ALFI ARIFAI 20130110069 TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2017 i
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISA NILAI SISA KAPASITAS BALOK PRATEGANG TIPE-I JEMBATAN PULES DENGAN MENGGUNAKAN METODE RATING FACTOR Disusun guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat kesarjanaan Strata-1 Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh: ALFI ARIFAI 20130110069 Telah diperiksa dan disahkan oleh Tim Penguji: Bagus Soebandono, S.T., M. Eng Ketua Tim Penguji Tanggal : Muhammad Ibnu Syamsi, S.T., M. Eng Anggota Tim Penguji Tanggal: Pinta Astuti, S.T., M. Eng Anggota Tim Penguji Tanggal: ii
HALAMAN MOTTO Imam Asy-Syafi i berkata: Belajarlah sebelum engkau menjadi pemimpin, sebab ketika engkau telah memimpin, tiada lagi masa untuk belajar [Imam Asy-Syafi i] Dan seandainya pohon-pohon di bumi menjadi pena dan lautan (menjadi tinta), ditambahkan kepadanya tujuh lautan (lagi) setelah (kering)nya, niscaya tidak akan habis-habisnya (dituliskan) kalimat-kalimat Allah. Sesungguhnya Allah Mahaperkasa, Mahabijaksana [QS. Luqman: Ayat 27] Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Dia mendapat (pahala) dari (kebajikan) yang dikerjakannya dan dia mendapat (siksa) dari (kejahatan) yang diperbuatnya. (Mereka berdoa), "Ya Tuhan kami, janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami melakukan kesalahan. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau bebani kami dengan beban yang berat sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tidak sanggup kami memikulnya. Maafkanlah kami, ampunilah kami, dan rahmatilah kami. Engkaulah pelindung kami, maka tolonglah kami menghadapi orang-orang kafir." [QS. Al-Baqarah: Ayat 286] iii
HALAMAN PERSEMBAHAN Teruntuk kedua orangtuaku, yaitu Sudarto, S.T, M.T dan Triatmi Sri Widiyaningsih, S.T, M.T, yang sangat penulis banggakan. Merekalah yang telah mendidik diri ini dari pertama kali mengenal udara di alam dunia ini. In syaallah pahala akan selalu hadir untuk kalian hingga akan menjadikan berat timbangan amal kalian, karena telah menjadi penyebab diri ini mampu berjalan, makan, minum, berlari, membuat cerdas dan pandai berbicara. Sehat terus kedua orangtuaku. Penulis ucapkan terimakasih banyak atas kasih sayangnya. Tugas Akhir ini terkhususkan penulis persembahkan untuk kalian. Teruntuk kedua kakakku, yaitu Danur Pradityo dan Fahmi Khairul Ikhsan, S.T, terimakasih telah menjadi inspirasi laki-laki yang berilmu, laki-laki yang berakhlak, laki-laki yang bertanggungjawab, laki-laki yang mengenal dunia maupun akhirat dan laki-laki yang mampu penulis contoh sebagai sampel laki-laki yang baik. Semoga kita mampu menjadi laki-laki yang membanggakan kedua orangtua kita. Teruntuk kawan-kawanku beratap satu rumah kontrakan, yaitu M. Faishal Abdullah, Novardi Bayu P, Aditya Santosa. Terimakasih banyak menjadi teman yang mampu memberi canda dan tawa, mampu memberi inspirasi dan saling membantu jika ada kesulitan. Teruntuk kawan-kawanku Asisten Laboratorium Pengantar Geoteknik, Penyelidikan Geoteknik dan Perancangan Keairan, kalian layak menjadi sarjana muda yang unggul. Teruntuk TIM YOGYAKARYA, Mas Aditya Wibawa Mukti dan Hernawan Fajar, terimakasih banyak telah mengajak penulis mencicipi gelar juara 1 kompetisi beton di Surabaya. Sukses buat kalian. Teruntuk KLUB PESUT MM, wahai para pendiri klub ini, saya bangga dengan kalian. Walaupun masing-masing mempunyai kesibukkan sendiri, tapi masih mau meluangkan waktu untuk kegiatan klub ini. Pradipta, Hernawan Fajar, iv
Rahardian Bagas, Vishnu Dewa Putra, Aditya Santosa, Muhammad Ernadi. Sukses selalu. Teruntuk adik-adik tingkatku, angkatan 2014, 2015, yang selalu bertanya kapan seminar, terimakasih banyak dengan kata-kata itu menjadikan semangat tersendiri bagi penulis. Teruntuk kawan-kawan Kelas B yang tidak dapat penulis sebut satu per satu. Terimakasih banyak selama 4 tahun terakhir ini menjadi sahabat dan keluarga yang sangat kompak. Terimakasih juga untuk kawan-kawan seperjuangan angkatan 2013 TS UMY. Semoga langkah selanjutnya dapat menjadi anak bangsa yang mampu berkarya di lingkup nasional maupun internasional. Teruntuk dosen-dosen pembimbing saya, Bapak Bagus Soebandono, S.T, M.Eng (Dosen Pembimbing I) dan Bapak M. Ibnu Syamsi, S.T, M.Eng (Dosen Pembimbing II). Terimakasih banyak atas bimbingan Tugas Akhir ini. Teruntuk dosen-dosen Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarya. Terimakasih banyak penulis haturkan karena telah mendidik dengan sangat menyenangkan dan memuaskan. Teruntuk Dinas Bina Marga Yogyakarta yang telah memudahkan penulis dalam mengambil data-data yang diperlukan. Dan teruntuk semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. v
KATA PENGANTAR Segala Puji bagi Allah SWT, Tuhan Semesta Alam, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya. Shalawat selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, beserta sahabat-sahabatnya, keluarganya dan umatnya hingga akhir zaman nanti. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penyusun mendapati banyak rintangan yang dialami, namun berkat bantuan, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Melalui kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan rasa terima kasih atas kerja sama dan dukungan dari berbagai pihak selama proses penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini. 1. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan bantuan moril dan materiil. 2. Ir. Anita Widianti, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 3. Bapak Bagus Soebandono, S.T, M.Eng (Dosen Pembimbing I) dan Bapak M. Ibnu Syamsi, S.T, M.Eng (Dosen Pembimbing II), yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan laporan ini. vi
4. Pinta Astuti, S.T., M.Eng selaku Dosen Penguji Tugas Akhir. 5. Seluruh Dosen Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan bimbingan dan memberikan ilmu selama perkuliahan. 6. Kawan-kawanku, M. Faishal Abdullah, Novardi Bayu, Aditya Santosa, Qurratu Ayanin, Ahya Ahmad, Beta yang telah memberi semangat dan canda tawa. 7. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2013. Dengan segenap kesadaran, kerendahan hati dan keterbatasan kemampuan penulis, bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna menyempurnakan Tugas Akhir ini. Harapan penyusun ialah semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat nantinya sebagai referensi dalam bidang Teknik Sipil, terkhusus bidang jalan dan jembatan. Terimakasih. Yogyakarta, Mei 2017 Penyusun vii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN MOTTO... iii HALAMAN PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xii ABSTRAK... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan Penelitian... 2 D. Manfaat Penelitian... 3 E. Batasan Masalah... 3 F. Keaslian Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 A. Jembatan... 5 B. Baja Prategang... 5 C. Jembatan Beton Prategang... 7 D. Penelitian Terkait... 8 BAB III LANDASAN TEORI... 10 A. Prinsip Dasar Beton Prategang... 10 B. Metode Prategang... 12 C. Kehilangan Sebagian Prategang... 14 D. Pembebanan Jembatan... 20 E. Kapasitas Momen Nominal... 27 F. Kapasitas Geser Nominal... 28 G. Nilai Sisa Kapasitas Jembatan (Metode Rating Factor)... 30 BAB IV METODOLOGI PENELITIAN... 32 A. Metodologi Penelitian... 32 B. Studi Kasus... 33 viii
BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 37 A. Analisis Penampang Balok... 37 B. Pembebanan Balok Prategang... 41 C. Gaya Prategang... 59 D. Kehilangan Gaya Prategang (Loss of Prestressed)... 63 E. Kapasitas Momen Ultimit... 69 F. Kapasitas Geser Ultimit... 72 G. Lendutan Balok Prategang... 76 H. Nilai Rating Factor... 83 I. Pembahasan... 84 BAB VI PENUTUP... 86 A. Kesimpulan... 86 B. Saran... 86 DAFTAR PUSTAKA... 88 LAMPIRAN... 89 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Syarat kekuatan leleh... 6 Tabel 3.1 Nilai K SH untuk komponen struktur pascatarik... 16 Tabel 3.2 Nilai K RE dan J... 17 Tabel 3.3 Nilai C... 18 Tabel 3.4 Koefisien gesek kelengkungan dan wobble... 19 Tabel 3.5 Faktor beban untuk berat sendiri... 20 Tabel 3.6 Berat isi untuk beban mati (kn/m 3 )... 20 Tabel 3.7 Faktor beban untuk beban mati tambahan... 21 Tabel 3.8 Faktor beban akibat beban lajur D... 21 Tabel 3.9 Jumlah lajur lalu lintas rencana... 22 Tabel 3.10 Faktor beban akibat pembebanan truk T... 23 Tabel 3.11 Faktor beban akibat gaya rem... 24 Tabel 3.12 Faktor beban akibat beban angin... 26 Tabel 3.13 Koefisien seret C w... 26 Tabel 3.14 Kecepatan angin rencana V w... 26 Tabel 3.15 Faktor beban akibat pengaruh gempa... 27 Tabel 4.1 Uraian data jembatan... 35 Tabel 5.1 Analisis Penampang Balok... 37 Tabel 5.2 Analisis Section Properties Balok Prategang... 38 Tabel 5.3 Analisis Section Properties Balok Komposit... 40 Tabel 5.4 Gaya geser dan momen pada balok prategang... 44 Tabel 5.5 Gaya geser dan momen dari berat mati tambahan (MA)... 45 Tabel 5.6 Tabel pembebanan truk... 48 Tabel 5.7 Total SFD... 51 Tabel 5.8 Total BMD... 52 Tabel 5.9 Kombinasi momen akibat pembebanan... 57 Tabel 5.10 Kombinasi gaya geser akibat pembebanan... 58 x
Tabel 5.11 Posisi tendon dan strands... 62 Tabel 5.12 Besar LOP pada masing-masing obyek LOP... 69 Tabel 5.13 Dimensi balok prestress komposit... 70 Tabel 5.14 Rangkuman dan kombinasi lendutan... 81 Tabel 5.15 Momen ultimit akibat beban mati... 82 Tabel 5.16 Gaya geser ultimit akibat beban mati... 82 Tabel 5.17 Momen ultimit akibat beban hidup... 82 Tabel 5.18 Gaya geser ultimit akibat beban hidup... 82 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konfigurasi strands prategang 7 kawar standar... 6 Gambar 3.1 Distribusi tegangan serat beton pada balok persegi panjang dengan tendon lurus. (a) Tendon kosentris, hanya prategang. (b) Tendon kosentris, berat sendiri ditambahkan. (c) Tendon eksentris, hanya prategang. (d) Tendon eksentris, berat sendiri ditambahkan... 11 Gambar 3.2 Metode pratarik... 12 Gambar 3.3 Metode pascatarik... 13 Gambar 3.4 Perpendekan elastis. (a) Balok tak bertegangan. (b) balok yang memendek secara longitudinal bertegangan... 15 Gambar 3.5 Evaluasi pendekatan pusat sudut tendon... 19 Gambar 3.6 Beban lajur D... 23 Gambar 3.7 Pembebanan truk T... 24 Gambar 3.8 Gaya rem pada jembatan... 25 Gambar 3.9 Pembebanan angin pada jembatan... 25 Gambar 3.10 Blok regangan dan tegangan tekan beton... 28 Gambar 4.1 Bagan alir metode penelitian... 32 Gambar 4.2 Situasi Jembatan Pules... 34 Gambar 4.3 Balok tipe-i girder... 34 Gambar 4.4 Tampak depan struktur jembatan... 34 Gambar 5.1 Notasi dimensi Balok Prestress... 37 Gambar 5.2 Notasi pembagian dimensi... 38 Gambar 5.3 Penampang balok komposit... 39 Gambar 5.4 Posisi diafragma (jembatan tampak atas)... 41 Gambar 5.5 Model diafragma pada tumpuan sederhana... 42 Gambar 5.6 Pembebanan pada balok prategang... 43 Gambar 5.7 Pembebanan BTR dn BGT... 46 Gambar 5.8 Pembebanan truk 500 kn... 47 xii
Gambar 5.9 Pembebanan gandar truk... 47 Gambar 5.10 Diagram reaksi R A... 48 Gambar 5.11 Diagram reaksi R B... 48 Gambar 5.12 Diagram SFD... 49 Gambar 5.13 Diagram BMD... 50 Gambar 5.14 Peta zona gempa Indonesia... 54 Gambar 5.15 Koefisien geser dasar zona 3... 55 Gambar 5.16 Posisi kabel strands pada balok prestress... 59 Gambar 5.17 Posisi tendon pada balok prestress di tengah bentang... 60 Gambar 5.18 Gaya yang terjadi pada balok prategang... 60 Gambar 5.19 Posisi tendon... 62 Gambar 5.20 Diagram Loss of Prestressed... 68 Gambar 5.21 Gaya tekna dan tarik pada balok komposit... 70 xiii