i

ANALISIS KAPASITAS JEMBATANGELAGAR BAJA KOMPOSIT YANG

DIPERKUAT DENGAN SISTEM FLENS PRATEGANG BAJA

Oleh: Mirza Helmidian K

2003410087

Pembimbing: Ir. Lanneke Tristanto, Prof. Riset

Universitas Katolik Parahyangan

Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil

Bandung 2008

ABSTRAK

Sesuai dengan peningkatan pembangunan serta makin berkembangnya masyarakat modern di Indonesia, dan seiring dengan tuntutan permasalahan transportasi yang makin padat dan rumit, jumlah dan mutu serta kapasitas jembatan juga dituntut untuk selalu ditingkatkan, terutama untuk mengimbangi peningkatan ekonomi dan industri yang tersebar hampir disemua pulau besar di Indonesia. Berdasarkan evaluasi hasil pengukuran vibrasi, sebuah jembatan bentang gelagar baja komposit sederhana dengan bentang gerber di tengah telah mengalami penurunan kapasitas sebesar 40%. Perkuatan dengan sistem prategang pada flens dapat meningkatkan kapasitas daya pikul dari gelagar bangunan atas jembatan. Bentang gelagar baja komposit yang baru dapat diperpanjang 1.1 kali dengan sistem prategang pada flens, yang dalam kasus perkuatan gelagar baja komposit lama akan menjadi peningkatan kapasitas. Perkuatan flens gelagar baja dengan tendon prategang menjadi pembahasan utama dalam skripsi ini.

ii

CAPACITIES ANALYSIS FOR COMPOSITE STEEL GIRDER BRIDGE WITH STRENGHTENED

BY PRESTRESSED STEEL FLANGE SYSTEM

Mirza Helmidian K 2003410087

Advisor:

Ir. Lanneke Tristanto, Prof. Riset

PARAHYANGAN CATHOLIC UNIVERSITY DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

(Accredited by SK BAN-PT No.: 026/BAN-PT/Ak-VII/S1/VIII/2003) BANDUNG

JANUARY 2008

ABSTRACT As according to improvement of development and more and more grows it modern public in Indonesia, and along with problems demand of transportation that is more and more massive and complicated, number of and quality of and bridge capacitieses also claimed for always is improved, especially to make balance to economic improvement and industry which spread over deconvolution is of all big island in Indonesia. Based on evaluation result of vibration gauging, a bridge unfolds simple composite steel girder by unfolding gerber in the middle of has experienced derivation of capacities equal to 40%. Strengthening with prestressed system at flange can increase energy?power capacities to shoulder from building girder to bridge. Unfolds extendable new composite steel girder 1.3 times with prestressed system at flange, which in stripper composite steel girder strengthening case will become improvement of capacities. Steel girder flange strengthening with prestressed reservoir become principal solution in this skripsi.

iii

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT Yang Maha Pengasih

atas segala karuniaNya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan studi

program sarjana pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil, Universitas

Katolik Parahyangan Bandung. Skripsi ini membahas permasalahan struktur

dengan judul: ANALISIS KAPASITAS JEMBATAN GELAGAR BAJA

KOMPOSIT YANG DIPERKUAT DENGAN SISTEM FLENS

PRATEGANG BAJA

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Prof.R. Lanneke Tristanto, Ir. selaku dosen pembimbing yang tanpa beliau

skripsi ini tak akan tersusun dengan baik.

2. Bapak Prof. Bambang Suryoatmono, Ph.D. selaku Koordinator KBI Struktur

yang telah memberikan masukan masukan bagi skripsi ini.

3. Bapak Dr. Paulus Kartawijaya selaku dosen penguji yang telah memberikan

saran dan masukan.

4. Bapak Rudy Suherman, Ir. MT. selaku dosen penguji yang telah memberikan

saran dan masukan.

5. Ibu Herni atas konsultasi kilat dan sering muncul disaat yang tepat.

6. Mpah, Mah, Frika dan Frima tercinta yang telah memberikan cinta, kasih

sayang, doa dan dukungannya selama ini.

7. Gina atas kesetiaan dan pengertiannya dalam setiap kesempatan.

iv

8. Semua saudaraku angkatan 2003 Teknik Sipil Unpar atas kebersamaannya

selama hampir 5 tahun yang takkan terlupakan.

9. Sanjeev, Tommy, Zico, dan rekan-rekan kontrakan atas semua dukungannya.

10. Panji dan Gina sebagai rekan seperjuangan dalam penyusunan skripsi ini yang

telah banyak membantu dalam penyusunan skripsi ini.

11. Ajoss Team, Ferry Abox, Fandi PMD, sodara sehidup semati, atas ikrar setia

dalam panji Janji Suci Demi Sebuah Kehormatan.

12. Seluruh Karyawan TU dan Pekarya gedung 4 atas bantuannya.

13. Semua pihak yang turut membantu, memberikan dorongan dan semangat yang

tidak dapat dituliskan satu-persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna serta masih

sederhana sifatnya, mengingat terbatasnya waktu dan kemampuan penulis. Penulis

menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun agar dapat memperbaikinya

di masa yang akan datang.

Akhir kata penulis berharap skripsi ini tidak hanya bermanfaat bagi penulis

sendiri tetapi bagi mahasiswa lainnya dan dunia pendidikan, khususnya di bidang

Teknik Sipil.

Bandung, Agustus 2008

Penulis,

Mirza Helmidian Khairot

2003410087

v

DAFTAR ISI hal ABSTRAK i

ABSTRACT ii

PRAKATA iii

DAFTAR ISI v

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ix

DAFTAR GAMBAR xii

DARTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Inti Permasalahan 2

1.3 Tujuan Penulisan 2

1.4 Ruang Lingkup dan Pembatasan Masalah 3

1.5 Metode Penulisan 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Standar Pembebanan Pada Jembatan 4

2.2 Metode Perencanaan 4

2.3 Faktor Beban 5

2.4 Beban Jembatan 6

2.4.1 Beban Mati 7

2.4.2 Beban Hidup 8

2.4.3 Beban Lalu Lintas 8

vi

2.4.4 Beban D" 9

2.5 Material 12

2.5.1 Beton 12

2.5.2 Baja Struktural 12

2.5.3 Baja Prategang 13

2.6 Aksi Komposit Baja-Beton 14

2.6.1 Komposit Penuh 15

2.6.2 Komposit Parsial 15

2.7 Penghubung Geser 15

BAB 3 Analisis Balok Komposit Yang Telah Menurun Dalam Kapasitas Daya

Pikul

3.1 Ketentuan Umum Mengenai Kalkulasi Desain 17

3.1.1 Kuat Tekan Balok Beton 17

3.1.2 Rasio Youngs Moduli 17

3.1.3 Kombinasi Balok Beton Sebagai Lantai

Dan Gelagar Utama 17

3.2 Desain Penghubung Geser 18

3.2.1 Geseran Akibat Susut Dan Perbedaan Suhu 18

3.2.2 Jarak Maksimal Penghubung Geser 19

3.2.3 Jarak Minimal Penghubung Geser 19

3.2.4 Geser Yang Diizinkan 19

3.2.5 Wearing Surface 20

3.3 Tegangan Izin

vii

3.3.1 Tegangan Izin Komponen Lentur 20

3.3.2 Tegangan Izin Baja Tulangan 21

3.3.3 Tegangan Izin Tendon Prategang 22

3.3.4 Keamanan Lantai Terhadap Tegangan Tarik 23

3.3.5 Kekuatan Beton Ketika Terjadi Aksi Komposit 23

3.4 Momen Lentur 23

3.5 Properti Penampang 24

3.6 Desain Struktur Prategang Komposit 26

3.7 Gaya Prategang Yang Bekerja 29

3.8 Luas Dan Eksentrisitas Tendon 29

3.9 Lendutan 30

BAB 4 Peningkatan Kapasitas Balok Komposit

4.1 Analisis Kapasitas Struktur 33

4.2 Perhitungan Kapasitas Pelat Lantai 35

4.2.1 Analisis Penampang 37

4.2.2 Perhitungan Tegangan 70% BM 40

4.2.3 Perhitungan Tegangan 100% BM 43

4.3 Peningkatan Kekuatan Akibat Prategang 45

4.4 Perpanjangan Bentang Akibat Prategang 50

4.5 Pemeriksaan Lendutan 51

4.6 Perencanaan Geser 53

viii

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 56

5.2 Saran 56

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

ix

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

Ac = Luas penampang

D = Diameter stud, umumnya 19 mm / 22 mm (cm)

e = Eksentrisitas

Ec = Modulus elatisitas beton

Es = Modulus elatisitas baja

fc = Kuat tekan beton yang ditentukan

fci = Kuat tekan beton pada saat pemberian prategang awal

fcs = Tegangan ijin tekan beton akibat pengaruh prategang dan beban

mati pada kondisi beban layan (sesudah memperhitungkan semua

kehilangan tegangan)

fpe = Tegangan tekan beton akibat gaya prategang efektif pada serat tepi

penampang, dimana tegangan tarik disebabkan oleh beban luar di

penampang kritis (d/2 dari muka perletakan )

fps = Kuat tarik tendon prategang yang ditentukan

fpu = Kuat leleh tendon prategang yang ditentukan

h = Tinggi stud, umumnya 15 cm (cm)

h1 = Letak cgs dihitung dari serat tepi bawah pada tengah penampang

komposit

h2 = Letak cgc dihitung dari serat tepi bawah pada tengah penampang

komposit

hpc = Jarak dari serat paling tertekan dari penampang komposit ke garis

berat baja prategang

x

Ia-c =Momen inersia komposit beton dan baja

Ic = Momen Inersia Pelat Beton

Is = Momen Inersia Baja

Ix = Momen Inersia Komposit

KSMA = Faktor beban layan untuk beban mati tambahan

KUMA = Faktor beban ultimit untuk beban mati tambahan

M max = Momen akibat berat sendiri + beban mati tambahan + beban hidup

M min = Momen akibat berat sendiri

Mu = Momen terfaktor

n = Perbandingan modulus elastisitas (rasio modular)

P = Beban terpusat

Pe = Gaya prategang efektif

Pi = Gaya prategang awal

q = Beban merata

Qa = Kuat geser yang diizinkan untuk shear connectors (kg)

s = Jarak antar sumbu gelagar

tf = Tebal sayap atas gelagar

ts = Tebal minimum pelat

Ybs = Titik berat dari serat bawah

Yas = Titik berat dari serat atas

Za = Statis momen terhadap serat tepi atas

Zb = Statis momen terhadap serat tepi bawah

Zt = Statis momen terhadap serat tepi atas

= Lendutan

xi

= Regangan

= Koefisien geser

a1 = Tegangan pada serat atas baja akibat berat sendiri gelagar

a2 = Tegangan pada serat atas baja sebelum komposit

a3 = Tegangan baja serat atas

b1 = Tegangan pada serat bawah baja akibat berat sendiri gelagar

b2 = Tegangan pada serat bawah baja sebelum komposit

b3 = Tegangan baja serat bawah

initial =Tegangan awal

izin =Tegangan izin

kerja =Tegangan kerja

AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Officials

BM = Bina Marga

BMS = Bridge Management System

DL = Dead Load

KBL = Keadaan Batas Layan

KBU = Keadaan Batas Ultimit

KEL = Knife Edge Load

LL = Live Load

RSNI = Rancangan Standar Nasional Indonesia

SDL = Superimpose Dead Load

SLS = Serviceability Limit State

SNI = Standar Nasional Indonesia

ULS = Ultimate Limit State

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Beban Lajur D 10

2.2 Susunan Pembebanan D 11

2.3 Beban D : UDL vs Panjang Yang Dibebani 11

2.4 Diagram Tegangan () Regangan () dari baja prategang 13

2.5 Jenis Penghubung Geser 16

3.1 Distribusi geser 18

3.2 Bidang Momen lentur akibat beban mati 24

3.3 Bidang Momen lentur akibat beban hidup 24

3.4 Penampang komposit 26

3.5 Perbandingan tegangan pada penampang konvensional komposit

dan penampang prategang komposit 27

4.1 Sistem Struktur Jembatan 34

4.2 Penampang melintang jembatan gelagar komposit 34

4.3 Layout penampang komposit 35

4.4 Profil Baja 37

4.5 Eksentrisitas Penampang Komposit 38

4.6 Tegangan akibat berat sendiri dan lantai (70% BM) 42

4.7 Tegangan akibat berat sendiri dan lantai (100% BM) 44

4.8 Tegangan untuk beban hidup BM 100 % 44 4.9 Penempatan strand pada flens bawah (perkuatan) 47

4.10 Tegangan akibat perkuatan pada saat transfer prategang 49

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Faktor Beban Untuk Berat Sendiri 5

2.2 Berat Isi dan Kerapatan Massa 6

2.3 Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan 7

2.4 Sifat mekanis baja struktural 12

2.5 Aksi Komposit Dari Pelat Beton 15

3.1 Ketebalan minimum pelat flens pada penghubung geser 18

3.2 % pengikatan dari tegangan ijin 22

4.1 Besaran inersia gelagar 40

4.2 Perhitungan Tegangan (Mpa) 45

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

Lampiran 1 Jembatan Gelagar Komposit

Lampiran 2 Shear Connectors

Lampiran 3 Strand Baja

Lampiran 4 Reaksi Perletakan